Joaquim Daura
Ingeniero Industrial especializado en Técnicas Energéticas en Barcelona (ETSEIB). Actualmente, es Director de la Actividad Eficiencia Energética. Divi-sión Servicios, Proyectos y Sistemas de Scheneider Electric España, S.A.
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Mejora de la eficiencia energética en
instalaciones industriales y edificios
Introducción
El concepto de eficiencia energética, es un concepto muy amplio que a la vez admite múltiples definiciones. Podríamos dar como válido que eficiencia energética es la relación entre la producción de un rendimiento, ser-vicio, bien o energía y el gasto de energía asociado.
Pero en lo que sí todos estamos de acuer-do es en el objetivo que perseguimos, es de-cir, la optimización de los recursos energéti-cos en las instalaciones, independientemente del sector (industria, infraestructura o edifi-cio) en que nos encontremos.
Durante los últimos años, la optimización de estos ha estado en boca y en la agenda de muchos de nosotros, pero muy poca gente ha llevado a cabo iniciativas en busca de esa optimización, ya que la preocupación ha veni-do sienveni-do relativa a pesar de que ya existían datos que nos revelaban la necesidad de op-timizarlos; como por ejemplo que la energía consumida en muchos procesos industriales
representa entre un 25 y un 50% de los cos-tes o que el 40% del consumo energético de EEUU y Europa se produce en los edificios. Mediante la “Intensidad energética” (cantidad de energía que se necesita para producir un dólar estadounidense de Producto Interior Bruto (PIB)) se compara la eficiencia energé-tica entre países con PIB similares.
A día de hoy, diversos factores macroeco-nómicos, políticos y estratégicos han hecho que la preocupación por el ahorro energéti-co haya escalado posiciones en esa lista de prioridades.
Algunos de los factores cruciales en este cambio de prioridades son:
1. Incremento del coste de la energía.
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Petróleo.El coste de barril de petróleo ha incrementado su precio en más de un 600% desde el año 1998. Además la inestabilidad política de las zonas con mayor producción ayuda a que ese incremento tienda a aumen-tar constantemente sin un horizonte claro.•
Gas natural.El incremento del gas natural industrial ha sido durante el último año de un 52% y su evolución será muy parecida a la del petróleo.•
Electricidad.Si analizamos la evolución del incremento del IPC frente al Kwh, aprecia-mos que durante un periodo de tiempo, la electricidad estuvo en cierta manera subven-cionada. Desde el año pasado, esta situación ha cambiado drásticamente y el incremento de la tarifa no ha dejado de crecer.De hecho, el gobierno acaba de aprobar dos reales decretos donde:
a.Se fija un nuevo incremento medio de la tarifa eléctrica en un 1.5% (el incremento so-bre la industrial será superior, alrededor del 6%).
b.Desaparición del tope del 2% de subida de la tarifa.
Comentar también, que este año ha sido el primero donde la tarifa eléctrica se ha re-visado dos veces e importante es mencionar la constante huida de diversas comercializa-doras del mercado libre y vuelta al mercado de tarifa.
Además, es conocida la denuncia por par-te de las compañías eléctricas del déficit tari-fario, hecho que se produce cuando los in-gresos por tarifa son inferiores a los costes de generación y que sólo en 2005 ascendió a 3.825 millones de euros. Este déficit se irá enjuagando con constantes incrementos de la tarifa eléctrica hasta el año 2020 para evi-tar una subida inviable y a la vez políticamen-te incorrecta superior al 20%.
A pesar del incremento de la energía, no debe pasarnos por mente pensar que el consumo energético debe disminuir. Todo país que pretenda seguir creciendo y evolu-cionando debe mantener incrementos de consumo, pero este incremento debe ser eficiente y no un derroche. De hecho, si ana-lizamos los incrementos de energía en los distintos sectores de nuestro país, no debe sorprendernos encontrarnos con valores de +320% en comercios y servicios, +57% en doméstico y +148% en industria.
2. Incremento de la presión política y medioambiental.
A lo largo de los últimos años, distintas ini-ciativas estatales e internacionales han sido aprobadas. Entre ellas debemos destacar:
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Protocolo de Kyoto (1999). Regulación de las emisiones de efecto invernadero.•
Directiva 2002/91/CE. Directiva sobre efi-ciencia energética en los edificios.•
Plan de Ahorro y Eficiencia Energética pa-ra España 2002-2012 (E4).•
Código Técnico de la Edificación (CTE).•
Directiva 2006/32/CE. Directiva sobre la eficiencia del uso final de la energía y los ser-vicios energéticos.Además de estas nuevas normativas o re-glamentaciones que nos indican como ser más eficientes, las distintas comunidades au-tonómicas vienen aprobando subvenciones para la realización de auditorias energéticas, cambios Tecnológicos y aplicación de planes de gestión de energía.
3. Intensificación en el negocio para diferenciarse de la competencia.
El efecto de la globalización (aper tura de fronteras, eliminación de aranceles,
deslocali-Figura 1. Figura 2. 56 52 48 44 40 36 32 28 24 20 16 12 1991 1990 Años Variación anual %
Coste medio Valoración Coste medio Valoración
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 $/Bar ril 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
zación, evolución de la industria oriental…) ha llevado a que los empresarios deban con-centrar todos sus esfuerzos en mejorar aquellos procesos o servicios que realmente aportan un valor añadido a sus clientes para buscar elementos diferenciadores frente a su competencia. Así cada vez se deben externa-lizar más aquellos servicios, como la gestión de la energía, en los que realmente no son expertos ni pretenden serlos, pero suponen un coste importante.
Objetivos de los Planes de Eficiencia Energética
El ahorro energético, es evidentemente el principal objetivo de cualquier plan de efi-ciencia energética pero no nos debemos contentar sólo con él. En nuestro punto de mira, debemos tener también:
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La mejora de la productividad mediante la mejora en la eficiencia de los equipos y la planificación del mantenimiento.•
La mejora de la disponibilidad de las insta-laciones para garantizar así la continuidad del servicio o proceso, permitir una mejor previ-sión de la producción y evitar problemas de no calidad tanto en la producción como en el ser vicio. De hecho, se estima que cada año en España se pierden entre 70 y 100 mi-llones de euros debido a problemas de cali-dad de energía eléctrica.En la mayoría de casos, la consecución de estos objetivos implica cambios en:
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uso de la tecnología y automatización de las instalaciones.•
comportamiento del personal.•
políticas y estrategias internas.Pero previa definición de estos cambios o modificaciones debe realizarse un análisis o auditoría de la instalación además de un acopio de información referente a los dis-tintos consumos del edificio o industria (principalmente consumos eléctricos). Este acopio de parámetros energéticos puede realizarse puntualmente, durante la audito-ría, con equipos por tátiles, pero es impres-cindible la instalación de un sistema de su-pervisión con equipos fijos que nos permita a posteriori el análisis y estudio de la evolu-ción de la instalaevolu-ción. De hecho, la informa-ción puntual, es indicativa de la situainforma-ción, pero lo que realmente nos permite tomar decisiones es ver el cómo y hacia donde evoluciona nuestra instalación. A modo de ejemplo, tener una lectura puntual de una fuga diferencial de 15 mA nos dice bien po-co, ya que su impor tancia dependerá de muchos factores: ¿estoy midiendo en cabe-cera de la instalación?, ¿es una salida secun-daria?, ¿estoy en intemperie?, ¿es un entorno húmedo?… ahora bien si dispongo de un histórico de medidas que me dicen qué va-lor tenía hace un año, hace medio año y ha-ce un mes, sí podré analizar si ese valor me indica un problema (pérdida de aislamiento en este caso) o si por otro lado es una si-tuación de normalidad.
Además de permitirnos detectar situacio-nes anómalas, la información de dónde, có-mo y cuánto consumicó-mos es básica para luego poder abordar aquellos puntos don-de vemos una mayor posibilidad don-de ahorro. Así, la distribución de consumos no tendrá nada que ver en un hipermercado donde la refrigeración de alimentos es el mayor con-sumidor, con un hotel donde el ACS y la cli-matización son los de mayor peso y por tanto las posibilidades de ahorro serán muy distintas. Figura 4. 100 80 60 40 20 0 0 20 40
-50%
60 80 100 Consumption (%) Flow (%) Classic Altivar Figura 3.Doméstico Agricultura Industria Transporte Comercio y Servicios Evolución de la demanda por sectores
250.000 225.000 200.000 175.000 150.000 125.000 100.000 75.000 50.000 25.000 0 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Cambios para mejorar
Volviendo a los cambios a implementar que antes mencionábamos, debemos tener en cuenta que todo cambio, por pequeño que sea, implica un beneficio aunque para que ese beneficio sea significativo debemos implementar los cambios siguiendo una polí-tica preestablecida.
1. Cambios en uso de tecnología y automatización de las instalaciones
Para definir qué mejoras debemos imple-mentar en las instalaciones, es básico desarro-llar un primer diagnóstico de las mismas pa-ra a posteriori desarrollar un plan de auditorías centradas en los puntos determi-nados en el diagnóstico. De esta manera, nos aseguraremos el éxito de las actuacio-nes y minimizaremos las inversioactuacio-nes.
Las instalaciones que nos merecerán un mayor estudio vendrán determinadas, tal co-mo heco-mos dicho, por el primer diagnóstico pero generalmente serán distintas depen-diendo de si se trata de un edificio o de una industria.
En el caso del edificio, generalmente nos centraremos en los sistemas de climatiza-ción, iluminación y automatización de ambos junto con el sistema de distribución eléctrica. Las modificaciones más habituales en ilu-minación, son las de mantener un nivel fijo de luminosidad aprovechando al máximo la apor tación solar, evitar iluminar zonas no ocupadas e instalar conjuntos de bajo consu-mo.
En el caso de la climatización, las caracte-rísticas del edificio marcarán mucho las inter-venciones a realizar, pero las actuaciones más habituales son: regular el caudal de aire o agua a impulsar mediante variadores de ve-locidad, fijar temperaturas de consigna globa-les permitiendo localmente una variación de +-3ºC, evitar climatizar zonas desocupadas o al menos fijar temperaturas de consigna dis-tintas a las de zona ocupada, incrementar las temperaturas en verano y disminuirlas en in-vierno, realizar free-cooling (aprovechamien-to gratui(aprovechamien-to del frío exterior) cuando las con-diciones de temperatura y humedad del exterior lo permitan, realizar mantenimiento de los filtros, etc.
Referente al sistema de automatización, hemos de ser conscientes de que éste regu-la instaregu-laciones que continuamente se modi-fican o alteran y por tanto es básico e im-prescindible hacer un mantenimiento del mismo e ir adaptándolo a las nuevas
modifi-caciones para poder ir consiguiendo ahorros constantes o incluso cada vez superiores. De hecho, estimamos que un sistema de auto-matización permite un ahorro aproximado del 20% de la energía consumida y si a la vez que aplicamos mejoras en las instalaciones modificamos el sistema, este ahorro puede incrementarse hasta valores superiores al 35%.
Debemos tener en mente, que el appro-ach de eficiencia energética no debe con-templarse sólo a corto plazo, ya que el 75% de los costes de un edificio durante su ciclo de vida (25 años) están relacionados con la explotación y modificación del mismo.
Si nos centramos en la industria, el ahorro o mejora de la eficiencia energética a obtener vendrá determinado por el tipo de proceso industrial que tenga lugar. Aún así, podemos aceptar, que en la mayoría de las industrias, el coste energético representa entre un 25 y un 50% de los costes de producción y las mayo-res oportunidades de ahorro son:
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Mejora de la eficiencia de los motores eléctricos, 18% del ahorro total esperado.•
Mejora de la distribución eléctrica, 8% del ahorro total esperado.•
Instalación de variadores de velocidad, 41 % del ahorro esperado.•
Optimización de los procesos, 33% delahorro esperado.
Como vemos, la instalación de variadores de velocidad es algo necesario para reducir el consumo energético tanto en el edificio como en la industria y de hecho merecerían la dedicación de todo un ar tículo, pero a grandes rasgos podemos destacar que:
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Reducen los picos de corriente en losarranques de los motores de 7 veces la no-minal a 3 veces, lo que alarga la vida útil de los motores.
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Su regulación produce grandes ahorros de energía. Por ejemplo, reducir el caudal de aire o agua en un 20% implica un ahorro energé-tico del 50%.También debemos mencionar que el coste del consumo de un motor acumulado des-pués de 10 años de funcionamiento es 50 veces superior al coste del mismo, de ahí la importancia de invertir inicialmente en mo-tores eficientes.
2. Cambios de comportamiento y buenas prácticas
Los malos hábitos de nuestros colabora-dores y usuarios de las instalaciones llevan a gastos innecesarios. Se estima que influ-yendo sobre su compor tamiento se pue-den conseguir ahorros entre un 2 y un 10% además de los conseguidos por otros me-dios.
En cierta manera, nuestros colaboradores son “nuestros ojos y oídos” en las instalacio-nes y nadie mejor que ellos es consciente de los excesos energéticos que ocurren: ilumi-nación y climatización encendidas innecesa-riamente, puertas y ventanas abiertas en zo-nas climatizadas, fugas de agua y/o aire comprimido, etc.
Pero para que se sientan par tícipes de nuestras intenciones de optimización y aho-rro debemos compartir con ellos la visión y política de la empresa, además de informar-les de donde están los grandes consumos, de cómo pueden mejorar sus procedimien-tos en busca de la optimización de los
mis-mos y a la vez abrir sugerencias que nos puedan aportar nuevas ideas.
3. Fijar políticas internas y procedimientos
Los cambios de tecnología y de compor-tamiento son importantes para la optimiza-ción, pero es básico que vengan acompaña-dos de una política y unos procedimientos fijados por dirección. A modo de ejemplo, es imprescindible crear un comité de ener-gía con propósitos y objetivos concretos para poder definir un plan estratégico, un programa de formación y un plan de audi-torías en un inicio y a posteriori hacer un seguimiento del éxito de las actuaciones así como de la corrección de todas aquellas desviaciones de los planes definidos inicial-mente.
Conclusión
Concluyendo, podemos afirmar que a día de hoy para seguir siendo competitivos y pa-ra cumplir con las últimas reglamentaciones medioambientales, la búsqueda de la eficien-cia energética ya no es una opción a valorar sino que es algo imprescindible y totalmente necesario.
Además, debemos tener en mente que se debe elaborar un plan específico en el que se definan los objetivos a conseguir y la es-trategia a seguir y en el que la realización de un subplan de auditorías y la instalación de un sistema de supervisión y automatización serán la base para el éxito deseado.
