INSTITUTO
POLITÉCNICO
NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELÉCTRICA
“DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO NIVEL
2 APLICADO A LA
INDUSTRIA MANUFACTURERA DE POLÍMEROS”
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERO ELECTRICISTA
PRESENTAN:
MARIO CASTAÑEDA MORALES
OMAR YAEL GARCIA FLORES
MARCO ANTONIO PALACIOS RODRÍGUEZ
ASESORES:
ING. VALENTINA LÓPEZ CASTILLO
ING. EVERARDO LÓPEZ SIERRA
ÍNDICE
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... I OBJETIVOS ... II RESUMEN ... III JUSTIFICACIÓN ... IV INTRODUCCIÓN ... V
CAPÍTULO 1 DIAGNÓSTICO ENERGETICO ... 1
1.1 Administración de la Energía Eléctrica. ... 3
1.2 Diagnóstico Energético. ... 5
1.3 Metodología para realizar un Diagnóstico Energético ... 7
1.3.1 Trabajos previos de gabinete. ... 8
1.3.2 Recopilación de información en la instalación. ... 8
1.3.3 Evaluación del estado energético ... 9
1.3.4 Determinación del potencial de ahorro de energía. ... 9
1.3.5 Análisis de factibilidad técnica para la realización de las propuestas de ahorro de energía. ... 10
1.3.6 Evaluación económica de las medidas de ahorro. ... 10
1.3.7 Selección de las medidas a implementar. ... 11
1.3.8 Aplicación de acciones. ... 12
CAPÍTULO 2 NIVELES TARIFARIOS EN LA PEQUEÑA Y MEDIANA INDUSTRIA ... 13
2.1 La Pequeña y Mediana Empresa (PyME) ... 15
2.1.1 Industrias manufactureras en México ... 17
2.2 Tarifas eléctricas ... 20
2.2.1 Subsidios a las tarifas eléctricas ... 21
2.2.1.1 Relación precio-costo ... 21
2.3 Funciones de las tarifas ... 22
2.4 Clasificación de las tarifas eléctricas ... 24
2.5 Tarifas en los sectores Industrial y Comercial ... 26
2.6 Tarifas Generales de baja tensión adecuadas para sectores comerciales e industriales ... 28
2.6.2 Tarifa 03 ... 29
2.6.3 Tarifas Comerciales de Media Tensión ... 29
2.7 Regiones Tarifarias ... 32
CAPÍTULO 3 ESTUDIO TÉCNICO ... 35
3.1 Diagnostico Energético de Nivel Uno ... 37
3.1.1 Trabajos previos de Gabinete ... 37
3.1.2 Recopilación de la Información ... 38
3.1.3 Ubicación de la carga eléctrica ... 39
3.2 Diagnóstico Energético de Nivel Dos ... 47
3.2.1 Medición y evaluación del estado energético ... 47
3.2.2 Localización de potenciales de ahorro y mejoras en la instalación ... 65
CAPÍTULO 4 ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO ... 67
4.1 Análisis económico ... 69
4.1.1 Medidas operativas. ... 74
4.1.2 Medidas educativas ... 76
4.1.3 Medidas de inversión ... 76
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 79
ANEXOS ... 85
Anexo 1. Tablas obtenidas de Normas Oficiales Mexicanas. ... 87
Anexo 2. Fichas Técnicas de los Equipos de Trabajo de la Empresa. ... 90
Anexo 3. Fichas Técnicas de los Equipos de Medición. ... 105
Anexo 4. Planos de la Empresa ... 112
Anexo 5. Lecturas mensuales tomadas por el medidor de energía WM 4096. ... 116
Anexo 6. Método de la Constante de Salón de acuerdo a la NOM-025-STPS-2008 ... 120
REFERENCIAS ... 121
GLOSARIO DE TERMINOS ... 123
ÍNDICE DE FIGURAS ... 129
I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El gran impacto que tienen las industrias con servicio eléctrico en baja tensión dentro del sistema eléctrico nacional se debe a que estas presentan altos consumos de energía originado por la cantidad de equipo y maquinaria que emplean, que a causa del desconocimiento que la mayoría presenta referente a los costos de la energía, así como si se encuentra en la tarifa adecuada por el consumo de energía eléctrica que la misma industria requiere, muchas veces tienen deficiencias en la utilización de la electricidad, además de que sus equipos no se encuentren trabajando de manera óptima.
Por lo mencionado anteriormente surgen las siguientes preguntas de investigación:
II OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Determinar mediante el diagnostico energético nivel 2 los potenciales de ahorro de energía dentro de la Empresa, enfocado únicamente a la energía eléctrica, que permitirán optimizar el consumo de la Industria Manufacturera de Polímeros.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Identificar los potenciales de ahorro de energía (elementos o partes de la instalación eléctrica que tengan un uso inadecuado de la misma).
2. Evaluar las condiciones en las que se encuentra la instalación eléctrica, las áreas de trabajo, así como los equipos eléctricos que se utilizan.
III RESUMEN
Esta tesis fue realizada con el fin de generar un ahorro energético y económico aplicando un diagnóstico energético nivel dos enfocado a la energía eléctrica en la Industria Manufacturera de Polímeros y, dar a conocer a los funcionarios de esta sus principales fallas dentro de su instalación eléctrica basándose en las Normas Oficiales Mexicanas. Así mismo se ubicaron sus principales Potenciales de Ahorro de Energía en los cuales nos basamos para saber en qué secciones de la empresa se podían realizar modificaciones Operativas, Educativas y/o Tecnológicas (también llamadas de Inversión), de tal manera que las medidas implementadas fueran las más óptimas para corregir o evitar las pérdidas de energía eléctrica con la mínima inversión.
Para ubicar los potenciales de ahorro de energía se realizó una inspección visual de la instalación eléctrica de la empresa y la cual ha sido seccionada en 2 partes, el área de oficinas y el área de producción, en las cuales se realizó un levantamiento de cada máquina y/o equipo conectado a la instalación que se encontraba en esa área y posteriormente se realizaron mediciones para conocer el consumo de cada una de estas. Para el caso de la maquinaria y demás equipos eléctricos obtuvimos los valores de Corriente, Tensión y Potencia con la ayuda del medidor de energía marca Carlo Gavazzi, modelo WM 40, determinando los valores de forma general, es decir, los consumos totales.
En lo referente al alumbrado, con la ayuda de un luxómetro se obtuvieron los niveles de iluminación en todas las áreas de la empresa para poder determinar los niveles mínimos requeridos de acuerdo a la Norma y establecer un confort visual en cada área de trabajo.
IV JUSTIFICACIÓN
Este trabajo se hace porque el desarrollar un diagnóstico energético nivel dos nos proporciona información con la cual se puede obtener un mayor rendimiento de la energía eléctrica, teniendo consumos menores a partir de la optimización de los tiempos de operación de las máquinas, así como el número de veces que sean encendidas, además de que es aplicable para cualquier sector, sea residencial, comercial o industrial, lo que nos brinda un amplio campo laboral que no implica una gran inversión en su realización.
Por consiguiente se hace necesario verificar que la industria Manufacturera de Polímeros se encuentre dentro de la tarifa eléctrica correcta así como ubicar sus potenciales de ahorro de energía, ya que con esto se puede realizar propuestas de mejora para obtener un mejor aprovechamiento de energía, con lo que dicho ahorro se traduce también en ahorro económico, que para cualquier industria lo primordial es tener alta eficiencia en su materia prima, en este caso de la electricidad.
V INTRODUCCIÓN
En la actualidad no existe establecimiento industrial en el que no se encuentren elementos que funcionen con energía eléctrica, ya sean motores, luminarias, equipo de cómputo, etc. Por lo que se tiene la necesidad de contar con un suministro de energía correcto, es decir, que se tenga contratado un servicio eléctrico con la tarifa eléctrica adecuada, lo cual se logra a través del conocimiento de la carga total que se tiene en el establecimiento.
Una vez que se sabe cuánta carga eléctrica instalada se tiene, se puede establecer el nivel de consumo que se va a presentar por dichas cargas, y debido a que no siempre se utilizan todos los dispositivos simultáneamente, se presentan ciertos niveles de consumo a diversas horas del día, lo cual se conoce como demanda eléctrica, la cual expresada de manera gráfica se le conoce como curva de demanda.
Lo ideal es que en la curva de demanda el consumo se presente bajo y constante durante todo el día de trabajo, pero como ya se ha dicho, en la mayoría de los casos, si no es que en todos, esto no es posible ya que se cuenta con un programa de trabajo desarrollado por la empresa, en donde se determinan los tiempos de operación para los equipos con los que se cuentan. Este programa si no se ha realizado de manera inteligente, genera que a ciertas horas del día exista una mayor concentración de demanda eléctrica lo que es conocido como picos de demanda. Si no se cuenta con una correcta distribución del consumo durante el día, se expone a una facturación mayor, lo que se traduce en pérdidas monetarias, dependiendo claro está, de la tarifa que se haya contratado y de los factores de ajuste correspondientes de acuerdo a la región tarifaria en la que se encuentre la industria.
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magnitud de la empresa y sus requerimientos. Por lo que el estudio es, de hecho un diagnostico eléctrico, pero con la peculiaridad de tener un nivel de estudio de mayor profundidad que solo indagación y recopilación de información.
En este contexto el trabajo expuesto se desglosa en 4 capítulos que a continuación se mencionan:
En el primer capítulo se da una introducción teórica al concepto de diagnóstico energético, así como la metodología que puede ser empleada para su elaboración.
Dentro del segundo capítulo se encuentran conceptos referentes a las tarifas eléctricas existentes y aplicables en México, con la finalidad de poder verificar si la empresa cuenta con la tarifa correcta de acuerdo a su carga eléctrica.
En el capítulo tercero es donde se concentra la información obtenida de la empresa y es en donde se desarrolla el estudio técnico, es decir, es la parte medular de todo el trabajo. Se realiza toda la parte analítica de la situación y estado energético en el que se encuentra la empresa y se expresan los resultados obtenidos.
Para el cuarto y último capítulo se tiene el estudio económico, el cual básicamente se enfoca en la determinación de la inversión requerida para llevar a cabo las medidas correctivas que sean propuestas y de la recuperación de esta misma.
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CAPÍTULO 1
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Para poder tener un ahorro económico es necesario que dentro de las instalaciones eléctricas se tenga un uso correcto de la energía eléctrica. A continuación se dará una definición del concepto de administración de la energía eléctrica y los principales puntos de la misma.
1.1 Administración de la Energía Eléctrica.
El tener un manejo adecuado de la energía eléctrica se consigue a través de la correcta disposición de los elementos que integran la instalación eléctrica, es decir, seccionar de manera adecuada el uso de la energía por medio de alimentadores y circuitos derivados necesarios para el control y protección así como distribución de la energía.
Para lograr la máxima eficiencia dentro del sistema eléctrico se pueden tener diversos métodos o pasos a seguir, sin embargo al tratarse de administración es posible seguir el Proceso Administrativo ya conocido ampliamente, pero dándole un enfoque hacia el uso de la electricidad.
De acuerdo con la Comisión Nacional de Energía Eléctrica, (2010) el Proceso Administrativo debe cumplir con las siguientes etapas:
Dirección o Gestor Energético
Diagnostico
o Planeación o Organización o Integración o Desarrollo
Control
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Todo lo anterior es llevado a cabo a través de una persona con la suficiente autoridad para supervisar la ejecución de dichas prácticas.
Otra de las funciones del responsable de la dirección es la de generar y ejecutar un plan de acción basado en el análisis detallado de las acciones que se desarrollan en la empresa y que tienen un impacto directo con el uso de la energía eléctrica, en otras palabras es el encargado de desarrollar el Diagnostico.
Ahora, de acuerdo con los resultados obtenidos en el Diagnostico se pueden determinar los puntos en los cuales existen deficiencias en el uso de la energía, de esta manera se generan medidas de corrección, con lo cual se entra en la siguiente etapa del proceso, la cual es la Planeación que es en donde se plantean las metas u objetivos que se han de alcanzar y lo que conlleva su realización (gastos de realización, recursos humanos, etc.)
Teniendo establecidas las metas que se han de cumplir, es necesario especificar las actividades que serán delegadas a las diferentes personas involucradas en el plan de trabajo, es decir, para esta etapa que es la de Organización, se tienen las bases en las que se desarrollara el plan de trabajo, definiendo la estructura y una vez teniendo los cargos que se han de designar para la correcta ejecución del plan de trabajo se genera una departamentalización, estableciendo una jerarquía para mantener un orden y así poder deslindar responsabilidades. Una vez teniendo los cargos designados, se procederá a la selección del personal adecuado para realizar las tareas que sean encomendadas. A esta etapa se le denomina Integración.
Se debe entender que las etapas del Proceso Administrativos no son aisladas, es decir, todas de una u otra manera se entrelazan y es así como se crea un círculo de retroalimentación.
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toda la información recabada en todas las etapas del proceso reiniciando así todas estas etapas.
1.2 Diagnóstico Energético.
De acuerdo con la profundidad del estudio que se realice, es decir, las horas invertidas en realizar el trabajo, la cantidad de información recabada y la precisión que el estudio tendrá, es como se establece la clasificación del diagnóstico energético.
Cabe aclarar que no existe como tal una clasificación general puesto que, como ya se indicó, esto depende de la profundidad que tendrá el estudio, pero existen clasificaciones dadas de acuerdo a las instancias nacionales e internacionales encargadas de promover la eficiencia energética y además de establecer técnicas en materia de aprovechamiento sustentable de la energía, para el caso de México este organismo es la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (CONUEE).
La CONUEE en conjunto con los organismos respectivos de América Latina, ha generado lazos de cooperación en cuanto a técnicas de ahorro y utilización de energía, logrando con esto crear convenciones en lo referente a las prácticas de ahorro energético.
Teniendo en cuenta lo antes mencionado, la clasificación de diagnóstico energético, que, por convención es la más adecuada para nuestro caso de estudio es la propuesta por la Comisión Nacional de Energía Eléctrica (CNEE, Guatemala), la cual clasifica al diagnóstico energético en nivel uno (o básico), nivel dos (o fundamental) y nivel tres.
Diagnóstico Energético Nivel Uno o Básico.
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Una de las principales ventajas de este tipo de diagnóstico es que el costo económico para su realización es mínimo y permite identificar los posibles potenciales de ahorro energético.
Por otro lado, al ser un estudio meramente visual no ofrece gran certeza de que se consiga un ahorro energético con la ubicación de los potenciales ya que no se cuenta con un análisis cuantitativo.
Diagnostico Energético Nivel Dos o Fundamental.
En este nivel, además de la inspección visual de las instalaciones, se realiza una evaluación de los parámetros energéticos, proporcionando así información con la cual se puede llevar a cabo un análisis cuantitativo y cualitativo del aprovechamiento de la energía.
Esta evaluación energética se realiza de manera general, es decir, se lleva a cabo en todas las instalaciones y en todos los equipos y los resultados obtenidos se muestran de forma total, abarcando todo el sistema de producción.
La forma en que se realiza esta evaluación es a través del uso de instrumentos de medición especializados de acuerdo al parámetro que vaya a ser analizado, principalmente se requiere un analizador o medidor de energía, para tener un panorama general de la utilización de la energía eléctrica. A este equipo se le suman otros que sean requeridos, como se mencionó anteriormente, de acuerdo a lo que vaya a ser analizado, si es el caso de iluminación, principalmente se requiere de un luxómetro para poder cuantificar los niveles de iluminación en las diferentes áreas de la empresa y así poder determinar si son los niveles requeridos de acuerdo a norma.
7 Diagnostico Energético Nivel Tres.
A diferencia del Diagnostico Nivel Dos en el cual las mediciones energéticas se realizan de forma general a todo el sistema energético, ubicando solamente las áreas en las que se tienen las mayores pérdidas, en el Nivel Tres este análisis se hace de forma específica a los equipos o puntos de las instalaciones que utilizan energía, consiguiendo con esto el recabar datos aún más confiables y precisos, lo cual ayuda a determinar de forma exacta los potenciales de ahorro energético.
Cabe señalar que para poder realizar este análisis es necesario contar con una gama de instrumentos de medición mucho mayor a la utilizada en el nivel dos y contar con especialistas en la materia, por lo cual este nivel es el de mayor costo económico, además de que las medidas correctivas que proporciona pueden involucrar incluso una restructuración en el proceso productivo de la empresa.
Para el caso concreto de nuestro estudio y sabiendo que el diagnóstico energético abarca el análisis de todo tipo de energía utilizada dentro de la empresa, cabe aclarar que por cuestiones de tiempo y en base a las necesidades de la misma el diagnóstico que nosotros llevamos a cabo se limita al nivel dos, además de que solamente se analizara exclusivamente el comportamiento y uso de la energía eléctrica.
1.3 Metodología para realizar un Diagnóstico Energético
8 1.3.1 Trabajos previos de gabinete.
Se refiere a la generación del plan de trabajo, es decir, la forma en que se hará la
recopilación de todos los datos referentes a la empresa y su proceso de
producción, así como al uso de energía, principalmente la eléctrica, estableciendo
los equipos y las instalaciones que serán objeto de estudio.
1.3.2 Recopilación de información en la instalación.
Principalmente tiene como fin el establecer de manera confiable a través del análisis cualitativo y cuantitativo como es que se tiene distribuida la energía.
Además se obtienen todo tipo de diagramas y planos referentes a las instalaciones energéticas, así como una relación de los equipos con los que cuenta la empresa consumidores de energía.
Para el caso específico de la energía eléctrica, principalmente se obtiene el diagrama unifilar, cuadro de cargas y la facturación de la energía.
Realizando el levantamiento es posible obtener todos los parámetros eléctricos necesarios para evaluar si existen pérdidas en los procesos o en los equipos que hagan uso de esta energía. Algunos de los parámetros de mayor importancia son:
Potencia real (kW)
Potencia aparente (kVA)
Potencia reactiva (kVAR)
Corriente eléctrica (A)
Tensión eléctrica (V)
Factor de potencia (fp)
Potencia consumida por unidad de tiempo (kWh)
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superior y de mayor eficiencia, cambios en la infraestructura e incluso cambios en la operación de los equipos.
1.3.3 Evaluación del estado energético
En esta parte del diagnóstico se realiza el análisis exhaustivo del uso de la energía, teniendo como base el consumo energético de la empresa a lo largo del tiempo, es decir, se analizan no solo los consumos actuales, además se toman en cuenta los registros históricos tanto de los niveles de producción de la empresa como de los consumos energéticos que presentaron, todo esto con la finalidad de identificar los períodos de tiempo en los que la empresa registró el mayor consumo energético, con lo que a su vez se identifica el proceso o área en la que se presentó el mayor consumo.
Una vez que se han identificado las áreas que presentan mayor consumo, estás se convierten en el los puntos principales a los cuales se les debe asignar una prioridad mayor ya que es ahí donde el ahorro que se puede conseguir también es mayor.
1.3.4 Determinación del potencial de ahorro de energía.
Al haber evaluado la utilización de la energía dentro de las diferentes áreas de la empresa, también se han localizado los potenciales de ahorro, que son aquellos puntos en los que se observan mayores pérdidas energéticas, ya sea por un mal uso de las instalaciones o equipo, debido a que presenten un mal estado o a que se esté haciendo uso de equipo obsoleto.
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1.3.5 Análisis de factibilidad técnica para la realización de las propuestas de ahorro de energía.
Con la identificación de los potenciales de ahorro, así como de las medidas a implementar para conseguir la disminución o supresión de las pérdidas energéticas, surge la necesidad de analizar la viabilidad y factibilidad de dichas medidas.
Cabe señalar que este análisis se hace en conjunto con personal especializado de las cuestiones técnicas de la empresa, puesto que son ellos los que conocen el proceso productivo de la empresa y pueden determinar cuál sería el momento y lugar adecuado para llevar a cabo algún cambio en la infraestructura sin interferir con sus niveles de producción.
1.3.6 Evaluación económica de las medidas de ahorro.
Principalmente en esta parte del diagnóstico, se trata de traducir el ahorro energético en ahorro económico, es decir, determinar en cifras monetarias tanto el costo de las medias a implementar, como el ahorro económico que se logra al aplicar dichas medidas.
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De acuerdo con la CNEE (2010) este punto se puede llevar a cabo mediante cuatro fases:
1ª Fase. Contemplar exclusivamente las medidas que involucran cambios ligados directamente con el cambio en las prácticas de uso energético y operación de maquinaria, además de los ajustes y correcciones a los sistemas energéticos, los cuales pueden considerarse como los cambios que representan la menor inversión económica pero que impactan fuertemente de manera inmediata y en corto plazo.
2ª Fase. Cuando por requerimiento de la instalación se hace necesario incorporar equipo auxiliar para conseguir ahorro de energía.
3ª Fase. Para este punto, principalmente se evalúa el ahorro económico que se obtiene al realizar un cambio de equipo de mayor eficiencia energética.
4ª Fase. Aquí se determinara el ahorro generado por algún cambio referente a la mejora de la infraestructura y que impacta de manera directa o indirecta en el uso de la energía.
1.3.7 Selección de las medidas a implementar.
Como punto fundamental en esta etapa, se tiene la contemplación de la inversión que se requerirá de acuerdo al tipo de medida correctiva que se aplicara, así como el tiempo de recuperación estimado para esta inversión, es decir, se establece la rentabilidad de las medidas correctivas.
Ahora bien, de acuerdo con el tiempo de recuperación de la inversión del proyecto de corrección, se pueden establecer las siguientes categorías:
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Mediano plazo: Se considera de mediano plazo a aquellas medidas en las que la inversión se recupera en un plazo menor o igual a tres años y principalmente considera acciones en las que se requiere la instalación de aditamentos para el ahorro energético, o el rediseño de algunos sistemas y cambios en la instalación eléctrica.
Largo plazo: Aquellas acciones en las cuales se consigue el mayor beneficio o ahorro, pero en las cuales la inversión requerida es muy superior a todas las anteriores, por lo que el tiempo de recuperación de la inversión también es mayor. Por lo general es superior a cuatro años.
1.3.8 Aplicación de acciones.
Una vez que se han completado todas las etapas anteriores, es decir, haber establecido los potenciales de ahorro, así como establecer las medidas correctivas y su rentabilidad, es necesario implementar aquellas que hayan sido seleccionadas como las más viables de acuerdo con el punto de vista técnico del responsable a cargo del diagnóstico energético y del o los técnicos especializados de la empresa.
No todas las medidas deben ser realizadas a la par, esto ya dependerá de la cartera de proyectos que la empresa tenga previamente establecidos, siendo de esta forma realizados de manera progresiva y adaptándose al proceso productivo de la empresa para que este no se vea afectado.
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CAPÍTULO 2
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Generalmente una empresa empieza siendo de una escala pequeña pero, con el tiempo, tiende a crecer de acuerdo al giro que tenga y a la rentabilidad que presente su producción o servicios.
De esta manera se tienen dos categorías iniciales de toda empresa: Pequeña y Mediana.
2.1 La Pequeña y Mediana Empresa (PyME)
Teniendo en cuenta que el término "pequeño" es relativo en el mundo empresarial, porque depende de varios factores como la realidad económica, social y demográfica de cada región, país e incluso ciudad, resulta imprescindible tomar en cuenta las siguientes consideraciones antes de definir el término:
En varios países se toma en cuenta un límite numérico de personas que puede emplear la pequeña empresa para ser considerada como tal. Ese límite varía de un país a otro y de una industria a otra, por ejemplo, en Estados Unidos en la industria de la manufactura el número máximo de empleados puede estar dentro del rango de los 500 a los 1.500 dependiendo del tipo de producto que se fabrique; en cambio, en la venta al mayoreo el número máximo de empleados puede variar de 100 a 500 dependiendo de la particularidad del producto que se supla. En el caso de México, tiene un límite de 50 trabajadores para industria y servicios y de 30 para el comercio, en Colombia el límite es de 50 empleos y en el Perú es de 20.
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En el caso de la Argentina, se considera pequeña empresa a aquella que no sobrepasa un tope de ventas anuales, el cual, depende del sector al que pertenezca (Agropecuario, industria y minería, comercio, servicios o construcción). En el caso del Perú, una pequeña empresa es aquella cuyo número de empleados y su valor anual de ventas no excede una determinada cantidad.
Entonces, considerando la información anteriormente mencionada se puede dar un concepto más concreto de lo que es pequeña empresa que, de acuerdo con Thompson (2007).
"La pequeña empresa es una entidad independiente, creada para ser rentable, que no predomina en la industria a la que pertenece, cuya venta anual en valores no excede un determinado tope y el número de personas que la conforma no excede un determinado límite, y como toda empresa, tiene aspiraciones, realizaciones, bienes materiales y capacidades técnicas y financieras, todo lo cual, le permite dedicarse a la producción, transformación y/o prestación de servicios para satisfacer determinadas necesidades y deseos existentes en la sociedad"
Conforme a lo anterior se podrá hacer diferencia entre una y otra categoría (pequeña o mediana empresa) a partir del número de trabajadores y el egreso anual que presente cada una de ellas.
Por lo que una Pequeña Empresa será:
Planta de personal entre once (11) y cincuenta (50) trabajadores.
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Y para la Mediana Empresa:
Planta de personal entre cincuenta y uno (51) y doscientos (200) trabajadores.
Activos totales por valor entre cinco mil uno (5,001) y quince mil (15,000) salarios mínimos mensuales legales vigentes. (Ramírez, 2006 p. 32)
Ahora después de definir el tamaño de la industria, se tiene que determinar el tipo de establecimiento, que para nuestro caso se trata de una Manufacturera. Es importante hacer mención de la repercusión que tienen las empresas manufactureras en la economía nacional.
2.1.1 Industrias manufactureras en México
El sector Manufacturero de acuerdo con el Sistema de Clasificación Industrial de América del Norte, México 2007 (SCIAN) se encuentra dividido en 21 subsectores, 86 ramas, 182 sub-ramas y 292 clases de actividad.
Las industrias manufactureras están conformadas por unidades económicas dedicadas principalmente a la transformación mecánica, física o química de materiales o sustancias, con el fin de obtener productos nuevos. También se consideran como parte de las manufacturas las actividades de maquila; el ensamblaje de partes y componentes o productos fabricados; la reconstrucción de maquinaria y equipo industrial, comercial, de oficina y otros; y el acabado de productos manufacturado mediante el teñido, tratamiento calorífico, enchapado y procesos similares. Igualmente se incluye aquí la mezcla de materiales, como los aceites lubricantes, las resinas plásticas, las pinturas y los licores, entre otras.
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junto con industrias atomizadas, como son la fabricación de productos de herrería, elaboración de pan, de tortillas de maíz, purificación de agua, entre otras.
La información de los Censos Económicos 2009 indica que el sector Manufacturero en México es el más importante en producción bruta total, al generar 44.3% del total nacional, concentrando 11.7% de las unidades económicas y 23.2% del personal ocupado. (INEGI, 2009, p. 23)
Figura 2.1 Impacto de las industrias manufactureras en la economía nacional. INEGI (2009)
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Por otra parte, las empresas grandes representaron sólo 0.7% del total de unidades económicas, ocuparon a una de cada dos personas (49.7%), y produjeron 4 de cada 100 pesos (77.1%); pocas empresas grandes generan grandes volúmenes de producción. (INEGI, 2009, p. 24)
Figura 2.2 Características de las industrias de acuerdo a su magnitud. Fuente: Recuperado de INEGI (2009)
20 2.2 Tarifas eléctricas
De acuerdo con información obtenida de la Comisión Federal de Electricidad las tarifas eléctricas se pueden definir como disposiciones específicas que contienen las cuotas y condiciones que rigen para los suministros de energía.
La Secretaría de Hacienda y Crédito Público, con la participación de las Secretarías de Energía y de Economía, y a propuesta de la Comisión Federal de Electricidad, establecen las tarifas, su ajuste o reestructuración, de manera que tienda a cubrir las necesidades financieras y las de ampliación del servicio público, y el racional consumo de energía.
De acuerdo con el párrafo anterior, podemos establecer que resultaría imposible contar con un precio fijo único aplicable a cualquier tipo de cliente, es por ello que los precios medios de la energía eléctrica para los diferentes sectores reflejan una marcada diferencia entre las tarifas destinadas a los sectores comerciales y de servicios, y las del sector industrial; siendo que la mediana empresa comercial tiene la tarifa más alta.
La tarifa residencial presenta un comportamiento ajeno a la tendencia del resto de las tarifas; en los últimos 10 años, ésta se mantuvo en un rango con mínimas variaciones y al final del periodo se ubicó por debajo de la tarifa industrial promedio. (Prospectiva Eléctrica, 2013-2027, p. 59)
21 2.2.1 Subsidios a las tarifas eléctricas
El servicio eléctrico se mantiene a través del pago que le ha sido impuesto de acuerdo al tipo de cliente que sea, ya que con ello es posible solventar el gasto que genera la producción de energía, aunque cabe mencionar que este pago no cubre en su totalidad el costo de producción, ya que las tarifas eléctricas cuentan con un subsidio otorgado por el Gobierno.
Los subsidios a las tarifas eléctricas son la diferencia entre el precio de la electricidad pagada por los consumidores y el costo promedio de suministro. Los subsidios a las tarifas de la CFE son financiados mediante registros contables. El Gobierno Federal reembolsa a la paraestatal por una parte de los subsidios transferidos a sus consumidores mediante la cancelación de su obligación de pagar aprovechamiento, mientras el remanente se absorbe por CFE mediante el decremento de su patrimonio.
Las tarifas Comerciales, Industriales y Domésticas de Alto Consumo no reciben subsidio, sino que en muchos casos pagan más de su costo de servicio. Las aportaciones superavitarias de estos usuarios se utilizan para compensar una parte de los subsidios otorgados a otros usuarios. Por lo tanto, el subsidio aportado por el Gobierno Federal cubre solo una parte del subsidio total.
2.2.1.1 Relación precio-costo
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En los últimos seis años, el precio medio de la energía eléctrica se incrementó como resultado de los ajustes en los precios de los combustibles y la inflación. Se ha logrado mejorar la relación precio/costo del suministro de energía eléctrica, resultado de la evolución de tarifas y los costos de CFE, así como la integración de la zona centro a partir de 2010 (véase Tabla 2.1)
Tabla 2.1 Precio medio, relación precio costo y subsidios al consumidor de energía eléctrica del SEN, 2007-2012. Fuente: Recuperado de Informe de Labores de la CFE, 2012
Concepto
Datos anuales Enero - Junio
2007 2008 2009 2010 1011 2011 2012 Variación % Precio
Medio $/kWh
1.178 1.373 1.212 1.335 1.427 1.391 1.509 4.4
Precio / Costo
$
0.69 0.64 0.63 0.72 0.76 0.75 0.8 6.7
Subsidio
M$ 105.819 148.522 132.334 102.123 101.522 48.274 47.309 -5.6
2.3 Funciones de las tarifas
23 1. Función financiera
Se refiere al nivel tarifario que permite asegurar el financiamiento de los costos de explotación y de inversión, así como la realización de los objetivos financieros, por ejemplo el equilibrio presupuestario y la obtención de una cierta tasa de autofinanciamiento o de rentabilidad del capital.
2. Función económica
Se relaciona con la estructura tarifaria. Se habla de estructura y no simplemente de un precio uniforme del kilowatt-hora (kWh). Señal de costo marginal para influir en el perfil de la demanda, y promover la eficiencia económica.
El suministro de un kWh a un cliente es un servicio que se valoriza a lo largo de su cadena de producción-transporte-distribución.
Los costos de abastecimiento están relacionados con el nivel de tensión del consumidor. Resulta mucho más caro suministrar a los clientes de baja y mediana tensión que a los de alta. Ello debido a que estos últimos solo requiere de los equipos de producción y de una red de transmisión para ser alimentados con la electricidad, contra las necesidades de una red de distribución (de tensión media y baja) que son adicionalmente necesarios en los clientes de media y baja tensión.
Además, el nivel de pérdidas son diferentes en ambos casos; en el suministro a los clientes de alta tensión sólo se tienen pérdidas por generación y transmisión, mientras que en los de baja y media hay que afrontar también las de distribución y las de transformación.
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Dicha curva presenta una sucesión de “picos” y de “valles” (mediciones donde se registró un menor consumo) cuyo costo de generación es diferente en cada uno de estos casos.
Resulta más caro satisfacer la demanda pico, porque para ello se requieren equipos de producción que son poco utilizados a lo largo del año y, de una red cuya carga es irregular en este mismo periodo.
3. Función política y social
Esta es consecuencia de la importancia del sector eléctrico dentro de la economía nacional y, del carácter de servicio público de la distribución eléctrica.
La determinación y la aplicación de una estructura tarifaria no es, en general, de la competencia exclusiva de la empresa eléctrica. La tarifa es, a menudo, un instrumento utilizado por los poderes públicos para acompañar a las políticas industriales o para efectuar la redistribución del ingreso.
Este tipo de intervenciones introduce deformaciones de la tarifa con relación a los costos, tanto en su estructura (distorsión de señal tarifaría) como en su nivel (desequilibrio financiero); por ello, se hace necesario tratar de minimizarlas, desproporcionando lo menos posible la estructura tarifaría de los suministros que tienen el potencial de desarrollo más importante.
2.4 Clasificación de las tarifas eléctricas
25
Tabla 2.2. Tarifas Específicas. Tomado de (Tarifas CFE, 2015)
Servicios públicos 5, 5-A, 6 Cuotas mensuales
autorizadas
Agrícolas 9, 9M, 9-CU, 9-N Cuotas mensuales
autorizadas
Temporal 7 Cuotas mensuales autorizadas
Acuícola EA
Tabla 2.3 Tarifas Generales. Tomado de (Tarifas CFE, 2015)
En baja tensión 2, 3 Cuotas mensuales
En media tensión O-M, H-M, H-MC Cuotas mensuales
autorizadas
Con cargos fijos OMF, HMF, HMCF, Cuotas mensuales
autorizadas
En alta tensión HS, HS-L, HT, HT-L Cuotas
mensuales autorizadas
Con cargos fijos HSF, HS-LF HTF, HT-LF Cuotas
mensuales autorizadas
Servicio de respaldo HM-R, HM-RF, HM-RM, HS-R, HS-RF,
HS-RM, HT-R, HT-RF, HT-RM Cuotas mensuales autorizadas
Servicio interrumpible I-15, I-30 Cuotas mensuales autorizadas
26
2.5 Tarifas en los sectores Industrial y Comercial
Las principales tarifas eléctricas utilizadas en establecimientos comerciales o industriales (PyMEs) por lo general suelen ser las tarifas 02, 03 y todas las de la categoría de media tensión, ya que estas tarifas abarcan demandas eléctricas superiores a las presentes en el consumo doméstico.
Las tarifas de electricidad han tenido variaciones de precios debido a las constantes fluctuaciones en la inflación.
El comportamiento de las tarifas en los distintos sectores se ha mantenido con la misma tendencia, sin cambios bruscos, debido al apoyo derivado de los subsidios.
En el año 2008 se dio un incremento en la tarifa de los rubros del sector industrial, mientras que los demás tendieron a la baja como el caso del sector comercial y agrícola, efecto de los incentivos del gobierno para apoyar dichos sectores (véase Figura 2.3).
Las tarifas más altas corresponden al sector comercial y de servicios, alcanzando en el 2012, 2.91 y 2.08 pesos por kilowatt-hora respectivamente. Mientras que la tarifa más baja es la del sector agrícola, siendo de 0.58 pesos por kilowatt-hora en 2012, esto es consecuencia de que esta tarifa es la más beneficiada por los subsidios.
27
Figura 2.3 Precio medio de la energía eléctrica por tipo de usuario, 2002-2012. Fuente: Recuperado de Prospectiva Eléctrica 2013-2027
Las tarifas comerciales utilizadas por la CFE se dividen en tres rubros, de acuerdo con la clasificación anteriormente mencionada en:
Tarifa 02: Precios utilizados por los servicios que utilizan la energía en baja tensión a cualquier uso (usualmente en 220 y 120 volts), con demanda de hasta 25 kW.
Tarifa 03: Costo aplicable a clientes que utilizan la energía en baja tensión a cualquier uso, con demanda mayor de 25 kW.
28
De acuerdo a la información anterior, se observa la aplicación que tiene cada una
de las tarifas, pudiendo llamar como tarifa “mínima” aplicable a PyMEs a la tarifa 02, la cual tiene como límite un consumo de 25 kW.
Las tarifas comerciales incluyen el concepto de Demanda y Demanda Máxima Media.
2.6 Tarifas Generales de baja tensión adecuadas para sectores comerciales e industriales
2.6.1 Tarifa 02
La tarifa 02 se le aplica a todos los servicios que destinen la energía en baja tensión a cualquier uso de negocio, con una demanda inferior a 25 kilowatts. El costo del consumo energético es escalonado.
Tabla 2.4 Precios establecidos para la Tarifa 02. Fuente CFE (2015)
Cargo por energía ($/kWh)
Rango Dic./2014 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. 1 - 50 2.241 2.186 2.160 2.103 2.053 2.042 2.021 2.017 2.030 2.109 2.084 2.035 51 - 100 2.706 2.640 2.609 2.540 2.479 2.466 2.440 2.435 2.450 2.545 2.515 2.456 Adic. 2.980 2.907 2.873 2.797 2.730 2.716 2.688 2.683 2.700 2.804 2.771 2.706
Cargo fijo ($)
Mensual 53.31 53.27 54.06 54.31 54.55 54.89 55.08 55.26 55.53 56.02 56.74 56.97
Un ejemplo del costo del consumo energético es el siguiente:
$2.241 por cada uno de los primeros 50 kilowatts-hora.
$2.706 por cada uno de los siguientes 50 kilowatts-hora.
29 2.6.2 Tarifa 03
La tarifa 03 se aplica a todos los servicios que destinen la energía en baja tensión a cualquier uso de negocio, con una demanda superior a 25 kilowatts.
En este caso, el costo de la electricidad se divide en el costo de la demanda máxima media y el costo por la energía consumida, como se muestra a continuación:
Tabla 2.5 Precios establecidos para la tarifa 03. Fuente: CFE (2015)
Cargo por demanda ($/kW)
Dic./2014 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov.
242.01 241.84 245.42 246.57 247.68 249.24 250.11 250.91 252.11 254.35 257.63 258.69
Cargo por energía ($/kWh)
1.699 1.624 1.569 1.487 1.416 1.395 1.364 1.356 1.366 1.452 1.405 1.340
2.6.3 Tarifas Comerciales de Media Tensión
En este caso, las empresas que se encuentran en estas tarifas tienen que adquirir un transformador para poder transformar la electricidad de Media Tensión a Baja Tensión con la que trabajan los diferentes aparatos y máquinas. Existen dos tarifas:
30
Tabla 2.6 Precios establecidos para la tarifa OM para el mes de Diciembre de 2014. Fuente: CFE (2015)
Región
Cargo por kilowatt de demanda máxima medida
($/kW)
Cargo por kilowatt - hora de energía consumida ($/kWh)
Dic/2014 Enero Febrero Dic/2014 Enero Febrero Baja California 133.63 133.54 135.52 1.144 1.087 1.044 Baja California Sur 145.44 145.34 147.49 1.390 1.321 1.269 Central 166.88 166.76 169.23 1.396 1.327 1.274 Noreste 153.47 153.36 155.63 1.306 1.241 1.192 Noroeste 156.66 156.55 158.87 1.295 1.231 1.182
Norte 154.09 153.98 156.26 1.306 1.241 1.192
Peninsular 172.30 172.18 174.73 1.333 1.267 1.217
Sur 166.88 166.76 169.23 1.350 1.283 1.232
31
Tabla 2.7 Precios establecidos para la tarifa HM para el mes de Diciembre de 2014. Fuente: CFE (2015)
Región Cargo por kilowatt de demanda facturable ($/kW) Cargo por kilowatt - hora
de energía de punta ($/kWh)
Cargo por kilowatt - hora de
energía intermedia
($/kWh)
Cargo por kilowatt - hora
de energía de base ($/kWh)
Baja California $ 262.63 $ 2.2002 $ 1.1232 $ 0.8822 Baja California
Sur $ 252.43 $ 1.7652 $ 1.5582 $ 1.1029
Central $ 181.98 $ 2.1086 $ 1.2435 $ 1.0397
Noreste $ 167.31 $ 1.9477 $ 1.1545 $ 0.9458
Noroeste $ 170.85 $ 1.9591 $ 1.1457 $ 0.9599
Norte $ 168.08 $ 1.9617 $ 1.1657 $ 0.9478
Peninsular $ 188.05 $ 2.0625 $ 1.1684 $ 0.9623
Sur $ 181.98 $ 2.0652 $ 1.1881 $ 0.9885
Los cargos que se toman en cuenta para el cobro en tarifa HM son los siguientes:
Cargo por kilowatt de demanda facturable.
Cargo por kilowatt de energía punta.
Cargo por kilowatt de energía intermedia.
Cargo por kilowatt de energía base.
32 2.7 Regiones Tarifarias
La importancia de las regiones tarifarias radica en que el precio de la energía eléctrica se ve afectado por ciertos recargos, los cuales se deben a diversos factores como son la época del año en la que nos encontremos, ya que en horario de verano el costo de la energía tiende a reducirse, esto por la necesidad inherente de utilizar aire acondicionado para poder hacer tolerable la temperatura en ciertas regiones.
Para la aplicación de los cargos de las tarifas con diferencias por región, éstas se encuentran comprendidas por los estados siguientes:
33
Cabe señalar que para la región central la alta densidad poblacional que tiene, determina el alto nivel de ventas de energía eléctrica. Durante el periodo 2002 al 2012 dichas ventas se incrementaron 1.4% en promedio anual y alcanzaron 47,264 GWh al final de este período, 2.9% mayor que el año 2011.
35
CAPÍTULO 3
37 3.1 Diagnostico Energético de Nivel Uno
El trabajo que se realizó dentro de la empresa se apegó lo más posible a la teoría que se muestra en el Capítulo 1, debido a que la instalación realizada dentro de la empresa no se llevó un orden y su instalación fue creciendo conforme a su demanda.
3.1.1 Trabajos previos de Gabinete
La Industria Manufacturera de Polímeros ubicada en Av. Insurgentes 2ª, Santa María Chiconautla, Ecatepec de Morelos, México, es una empresa dedicada al diseño y fabricación de refacciones de plásticos, metales y hules mediante el proceso de inyección moldeo, termoformado, extruido y maquinado. El horario de trabajo con los que dispone es matutino y vespertino, de 8:00 am a 6:00 pm y 6:00 pm a 9:00 pm respectivamente. Además laboran también en sábado, con un horario de 6:00 am a 2:00 pm.
Para poder llevar a cabo sus actividades tanto en el área de producción, como en oficinas dispone de dos acometidas trifásicas, dentro de una tarifa eléctrica tipo 02, la cual es apta para aquellos establecimientos que no superen una demanda de 25 kW con lo que alimentan todos los dispositivos eléctricos y electrónicos con los que cuenta.
38 3.1.2 Recopilación de la Información
En primer lugar cuenta con un selector SquareD con el cual se elige el uso de las acometidas, es decir, se tiene una acometida de uso normal y otra de uso emergente. Este selector consiste en un interruptor de seguridad de dos vías sin fusible con capacidad de 200 A, del cual se conecta a un interruptor termomagnético de 75 A (véase Figura 3.2), siendo este su primer protección (interruptor general). Después de este interruptor se cuenta con otro más de 150 A ubicado dentro de la planta y de ahí se hacen derivaciones para las diferentes máquinas y circuitos de alumbrado y contactos en el tablero de distribución.
El conductor utilizado para la alimentación del tablero de distribución es un conductor calibre 4 AWG, en una distancia de 20 m desde el interruptor principal, el cual está ubicado en la entrada de la empresa.
Manufacturera de Polimeros
Planta baja
Intermedios
Maquinaria (maquiladoras)
Inyección
Planta alta
Oficinas Oficinas 2° piso
Control de calidad
Producto terminado
Almacen
Comedor
39
Para la conexión de las diferentes máquinas y circuitos de alumbrado y contactos se utilizó conductor calibre 12 AWG, el cual en ciertas partes de la instalación se transporta a través de ducto cuadrado sin cubierta.
Figura 3.2 Medios de desconexión para acometida.
3.1.3 Ubicación de la carga eléctrica
Para llevar un control en el censo de cargas las clasificamos en dos tipos:
-Cargas de Alumbrado
-Cargas Generales (Computadoras, maquinaria y misceláneos).
Con la finalidad de tener la información organizada.
Cargas Generales
Dentro de la planta baja o primer nivel se encuentra el área de intermedios, área de maquinaria (maquiladoras) y el área de inyección.
40
Tornos
Taladros fresadoras
Sierras, de banco y de mesa Esmeriles
Máquinas inyectoras (manuales y semiautomáticas) Prensa hidráulica
Horno
Compresor de aire
En esta área es en donde se encuentra la mayor concentración de carga eléctrica puesto que es ahí donde se desarrolla todo el proceso principal de producción, por lo tanto se realizó un esquema como se muestra en la Figura 3.3 de cómo se encuentra distribuida la maquinaria en este primer piso de la empresa.
En el área de oficinas cuentan con equipo de cómputo, tomacorrientes, así como alumbrado, es decir, las cargas que se presentan son cargas monofásicas las cuales representan un pequeño porcentaje de la demanda de energía total.
En la Figura 3.4 podemos observar el Diagrama Unifilar de la instalación de la empresa. Cabe señalar que este diagrama es solo referencial, es decir, indica las cargas primordiales en la empresa, además de que los circuitos en él dibujados no se encuentran distribuidos como lo están en la conexión física ya que no era posible tener acceso a la distribución de los conductores correspondientes a cada circuito derivado.
41
Figura 3.3. Ubicación de la Maquinaria en la Planta Baja.
42
43
44 Cargas de Alumbrado
En las Figuras 3.5, 3.6 y 3.7 se muestran la distribución de las luminarias dentro de la empresa de acuerdo con las áreas o secciones de esta, teniendo planta baja, primer piso y oficinas en segundo piso. Lo cual, más adelante, nos servirá como referencia para determinar el punto en donde se tomara la medición de los niveles de iluminación.
45
En la figura 3.5 se puede observar la distribución actual de las luminarias dentro de la planta baja de la empresa.
Figura 3.6 Plano de ubicación de las luminarias en el 1er piso.
46
Figura 3.7 Plano de ubicación de las luminarias en las oficinas del 2º piso.
47 3.2 Diagnóstico Energético de Nivel Dos
3.2.1 Medición y evaluación del estado energético
Cargas Generales
Para poder ubicar las maquinas con un mayor consumo de corriente se realizaron las mediciones que se muestran en la Tabla 3.2 fueron tomadas con un ampermetro desde el tablero de suministro debido a que demasiado peligroso tomarlas en cada máquina. Los resultados obtenidos de estas mediciones nos ayudaron a ubicar la maquinaria que requerían ser sustituidas ya que son obsoletas y tienen un alto consumo, por una maquinaria más moderna. Por otra parte las corrientes obtenidas también se utilizaron para ver la corriente de consumo de cada fase y por lo tanto poder determinar si las fases se encontraban desbalanceadas.
Tabla 3.2 Valores obtenidos de las mediciones hechas a los equipos.
FASE
EQUIPO Corriente (A)
A B C
Fresadora No. 1 2.3 2.6 2.4
Fresadora No. 2 2.3 2.2 2.6
Taladro Fresador Taiwanés 1.3 1.2 1.6
Horno 12.9 13 13.5
Máq. Inyección Amarilla 3.9 3.1 4.1
Sierra de Mesa 4.8 5.2 6.3
Contactos Máq. Iny. Amarilla - - 2.6
Contactos Alum. 1er. Piso - 2.0 -
Área de rebabeo 9.6 - -
Switch de Inyectoras Manuales 8.3 - -
Torno Verde “Lathe” 2.7 2.5 3.4
Torno Verde sin Marca 3.2 2.9 3.7
Torno Azul Harrison 2.7 2.5 3.3
Máq. Inyección Verde 3.5 3.1 3.8
Switch de Compresora y Cont. En pared 6.5 6.5 5.5
Alumbrado Máq. De Herramientas - - 1.7
Resistencia - 12.9 -
48
También se obtuvieron los consumos por parte de los equipos de cómputo los cuales pueden ser observados en la Tabla 3.3
Tabla 3.3 Consumos generados por los Equipos de oficina.
Equipo P C y P or tátil Modo de funcionamiento del equipo Consumo Unitario (PC) Consumo Unitario (Portátil)
Para PC Portátil Para
W kW W kW
Apagado o hibernando
pero enchufado a la
corriente
4 1 60 0.06 4 0.004
Suspendido 9 2 135 0.135 8 0.008
Encendido con la pantalla apagada por la
gestión de energía
54 10 810 0.81 40 0.04
Encendido sin hacer nada o
haciendo un trabajo muy
ligero: (escribiendo
un texto).
76 18 1140 1.14 72 0.072
Encendido haciendo cosas pesadas
(copiando ficheros)
83 21 1245 1.245 84 0.084
Encendido haciendo cosas pesadas (CPU al 100%)
125 23 1875 1.875 92 0.092
Cantidad instalada Carga (kW) Carga demandada (kW) Consumo (kWh/mes) Horas diarias de uso Porcentaje del total
Impresoras 4 0.600 0.600 18 1 0.89
Fotocopiadora 1 0.900 0.900 27 1 1.33
PC 15 1.8 1.8 843.75 10 41.55
Portátil 4 0.9 0.9 122.67 9 6.04
49
Dentro de la planta baja o primer nivel se encuentra el área de intermedios, área de maquinaria (maquiladoras) y el área de inyección. En estas tres áreas es en donde se encuentra la mayor concentración de carga eléctrica puesto que es ahí donde se desarrolla todo el proceso principal de producción.
En el área de oficinas se cuenta con equipo de cómputo, tomacorrientes, así como alumbrado, es decir, las cargas que se presentan son cargas monofásicas las cuales representan un pequeño porcentaje de la demanda de energía total.
Mientras que en el área de producción (como se muestra en la Figura 3.3) cuentan con maquinaria con alimentación tanto monofásica como trifásica (Tornos, Taladros fresadoras, Sierras de banco y de mesa, Esmeriles, Máquinas inyectoras, Prensa hidráulica, Horno Industrial, Compresor de aire, Lijadoras)
Este tipo de cargas representan el mayor porcentaje del consumo eléctrico total, ya que en su mayoría se trata de máquinas que hacen uso de motores.
Como resultado de estas mediciones tenemos que para los valores de tensión registrados (véase Tabla 3.4), se observa una diferencia presente, en primera instancia entre el valor de 220 V que suministra CFE y el valor que realmente se tiene es decir, el valor medido y en segunda entre cada una de las fases, es decir, lo que tenemos es un desbalanceo entre las fases.
50
Tabla 3.4 Mediciones tomadas por el Analizador de Energía (modelo WM 4096).
Fecha Hora Fase “A”
(V)
Fase “B”
(V) Fase “C” (V) Frecuencia (Hz) Fp Corriente (A) 09/02/2015 11:00 185.3 192.3 206.1 60 0.98 55 09/02/2015 18:20 193.3 194 197.4 60 0.92 59.7 10/02/2015 11:07 186 190.2 191.1 60 0.99 33.92
10/02/2015 17:12 197 198 197 60 0.99 42
11/02/2015 11:52 188.3 193.2 190 60 0.98 71.4 11/02/2015 17:10 196.7 191.7 200 60 0.99 45.6 12/02/2015 10:45 195 195.1 200.1 60 0.99 35.11 12/02/2015 18:21 191.4 204.8 199.3 60 0.91 32.66 13/02/2015 11:39 198.8 202.7 203.4 60 0.99 33.65 13/02/2015 18:16 196.3 199 201.2 60 0.98 34.75 14/02/2015 11:25 192.1 197.7 197.7 60 0.92 50.28 16/02/2015 10:16 189.9 199.1 193.8 60 0.99 34.29
Además de las mediciones de tensión también se obtuvieron valores de corriente, con los cuales también es posible observar el desbalance presente en los niveles de tensión entre fases. Véase Figura 3.8
Figura 3.8 Grafica Tensión (V) vs Tiempo (Horas.) 170 175 180 185 190 195 200 205 210
11:00 18:20 11:07 17:12 11:52 17:10 10:45 18:21 11:39 18:16 11:25 17:00
V1-2 (V)
V2-3 (V)
51
Cabe mencionar que fue gracias al medidor de energía modelo WM 4096 de la marca Carlo Gavazzi también se pudieron obtener valores de estos parámetros eléctricos, los cuales se muestran en la Tabla 3.1 , con la que fue posible realizar el cálculo de potencia demandada por la empresa a ciertas horas de trabajo.
Para el cálculo de la potencia se sabe que:
√
Tabla 3.5 Potencia calculada mediante mediciones
F.P Corriente (A) Potencia (kW)
0.98 55 20.54
0.92 59.7 20.93 0.99 33.92 12.80
0.99 42 15.84
0.98 71.4 26.66
0.99 45.6 17.20 0.99 35.11 13.24 0.91 32.66 11.33 0.99 33.65 12.69 0.98 34.75 12.98 0.92 50.28 17.63 0.99 34.29 12.94
52 Alumbrado
La iluminación es uno de los factores más importantes y más utilizados dentro de la empresa, es necesario identificar la tecnología utilizada, es decir, el tipo de lámpara instalado en cada área de la empresa. Todo esto con la finalidad de poder cuantificar la parte del consumo total que representa y así tener una idea clara a su vez del costo que tiene dentro de la facturación. En las tablas 3.3, 3.4 y 3.5 se pueden observar los diversos tipos de lámparas utilizadas en cada una de las diferentes áreas dentro de la empresa, así como el consumo con respecto a cada mes por parte de estas lámparas.
Tabla 3.6 Lámparas instaladas en la planta baja.
Descripción del sistema instalado Total de Luminarias cantidad Carga Instalada kW Consumo en kWh/mes
Horas de uso promedio al
día
Lámpara Fluorescente
2x60 W T8 2 0.248 74.4 10
Lámpara Fluorescente
2x32 W T8 8 0.544 163.2 10
Lámpara Fluorescente
1x54 W T5 1 0.056 16.2 10
Lámpara Fluorescente
compacta autobalastrada
54 W
1 0.054 16.2 10
Lámpara Fluorescente
compacta autobalastrada
120 W
53
Tabla 3.7 Lámparas instaladas en el 1er piso.
Descripción del sistema instalado Total de luminarias cantidad Carga Instalada kW Consumo en kWh/mes
Horas de uso promedio al
día
Lámpara Fluorescente
2x28 W T5 5 0.3 90 9
Lámpara Fluorescente
2x32 W T8 3 0.204 57.6 10
Lámpara Fluorescente
compacta autobalastrada
54 W
4 0.216 64.8 6
Tabla 3.8 Lámparas instaladas en oficinas 2º piso.
Descripción del sistema instalado Total de luminarias cantidad Carga Instalada kW Consumo en kWh/mes
Horas de uso promedio al
día
Lámpara Fluorescente
2x28 W T5 6 0.36 108 9
En la tabla 3.6 se tiene el consumo total en kWh del sistema de alumbrado en un día y en un mes.
Tabla 3.9 Total kWh por mes/día.
Periodo kWh
Por mes 662.4
Por día 26.496
Reiteramos el uso de nuestro mes base, el cual consiste de 25 días hábiles y un día hábil de 12 horas de trabajo.
54
Además la carga instalada mostrada en las tablas 3.2, 3.3 y 3.4 se considera la potencia de las lámparas tomando en cuenta la potencia consumida por los balastros la cual para fines prácticos se consideró de 2 W.
Evaluación de la iluminación en la Empresa
Con el fin de encontrar potenciales de ahorro dentro de los sistemas de iluminación, se deben analizar las normas aplicables.
Como inicio, se debe contar con un levantamiento donde se incluyan dichas mediciones y cálculos, no se debe olvidar que los niveles de iluminación deben ser tomados sin contribución de luz natural, esto con el fin de analizar la eficiencia del sistema de iluminación.
Aunque si es necesario realizar las mediciones con luz natural para poder tener una referencia de los niveles máximos de iluminación alcanzables.
NOM-007-ENER-2004 Eficiencia energética en sistemas de alumbrados en edificios no residenciales
En base a lo establecido en esta NOM se puede determinar que las áreas que no cumplan con esta norma representan un área de oportunidad para ahorrar energía porque así se tiene un punto de referencia de la densidad de carga que debería existir en cada área
Cálculo de la Densidad de Potencia Eléctrica en el Alumbrado (DPEA)
55
Conforme a la formula anterior se calcularon los DPEA de las diferentes áreas de la Empresa de Manufactura del Polímeros, a continuación se muestran los resultados en la Tabla 3.10 Estos valores se compararon con los valores establecidos en la Tabla A.1 de esta norma (véase Anexo 1)
Tabla 3.10 Comparación e interpretación de los resultados obtenidos en la Área de producción planta baja, de acuerdo a la Tabla 1 de la NOM.
Concepto Planta Zona
Baja Producción 1er Piso 1er Piso Oficina 2do Piso Oficina Almacén 1er Piso Planta Baja Almacén Exterior DPEA
Calculado
(
DPEA NOM-007
Cumple
NOM-007 No Si Si No No Si No
Como se observa en la Tabla 3.10 existen áreas de la empresa en las que el DPEA no cumple con el establecido por la NOM lo que conlleva a considerar esa área como posible potencial de ahorro, ya que se puede realizar alguna modificación en el sistema de alumbrado.
NOM-025-STPS-2008 Condiciones de Iluminación en los Centros de Trabajo
56
estén dentro de los niveles establecidos por norma, en este caso por la NOM-025-STPS-2008 (desde este momento y para este estudio, dentro de este tema referida como NOM.)
Para seleccionar el nivel de iluminación dentro de un área específica, esta depende de diversos factores como son el tiempo de duración de la actividad desarrollada en esa área, el estado fisiológico de los ojos de los trabajadores, así como de las condiciones ambientales en el área de trabajo.
En este caso, se desarrolla el estudio de los niveles de iluminación para la Empresa Manufacturera de Polímeros con la intención de corroborar el cumplimiento de sus niveles con los de norma, pero, teniendo como principal objetivo para nuestros fines, el de observar el comportamiento que tiene su sistema de iluminación y el impacto que este genera en el pago de la electricidad demandada.
Medición de los niveles de Iluminación en la Empresa
Cabe mencionar que las lecturas se tomaron de acuerdo a los lineamientos de la NOM y sobre los planos de trabajo. En las siguientes Figuras 3.5, 3.6 y 3.7 se muestran los planos de ubicación de las lámparas que se encuentran instaladas en las diferentes áreas de la empresa, cada una de las lámparas tiene su respectiva potencia; esta ubicación se realizó con el fin de mostrar cómo están distribuidas las luminarias.
57
En las Figuras 3.9, 3.10 y 3.11 se ubican en donde se realizaron las mediciones, además cuentan con una numeración de tal manera de localizar rápidamente en donde se encuentra la medición, también se puede apreciar como seccionamos las áreas, a causa de que en cada área se realiza un trabajo diferente y por lo tanto los valores con respecto a la NOM varían.
58
59
60
Las mediciones que se realizaron se hicieron en 2 horarios diferentes, las primeras mediciones se realizaron en a las 11:50 am y las siguientes se realizaron a las 7:00 pm, esto se hizo debido a que en el día la iluminación en todas las áreas de la empresa aumenta ya que se beneficia de la luz natural (la luz del sol) y con respecto a las mediciones obtenidas en la noche consideramos que es cuando la iluminación está en su óptimo rendimiento y sin que algún otro factor perjudique o beneficie a esta iluminación.
Es por eso que a continuación se muestra una tabla con los valores mínimos y máximos obtenidos, así como el valor mínimo con el cual deben contar las áreas determinadas y el dictamen de “cumple” o “no cumple” según sea el caso. Los niveles obtenidos fueron comparados con la Tabla 1 de la NOM. Esta tabla puede ser consultada en el Anexo A.
El número de medición corresponde con los las indicadas en los planos de
ubicación referidas en estos como X1, X2, X3…Xn.
Tabla 3.11 Mediciones tomadas a las 7:00 pm en la Oficina del 2° piso.
Mediciones Distribuidas
Uniformemente Mediciones en área de trabajo (Escritorios)
No. de
Medición Luxes Medición No. de Luxes
1 170 1 118
2 202 2 120
3 186 3 131
4 191 4 138
5 172 5 128
6 169 6 145
7 170 7 137
8 171 8 129
