Diagnóstico energético

 

Miguel Hernández
Ingeniero Electroenergético.
Profesor de la Facultad de Ciencias Técnicas,
de la Universidad de Pinar del Río.

Luis Labrador García

Licenciado. Profesor asistente de la Facultad
de Profesores Integrales del Insituto Superior Pedagógico de Pinar del Río.

Una vía para el perfeccionamiento de las medidas de ahorro de energía en la industria
y la preservación del medio ambiente.

Las fuentes renovables de energía alcanzan una gran difusión debido a sus ventajas en cuanto al ahorro de combustibles fósiles y a la no contaminación del medio ambiente, pero estas fuentes (fotovoltaica, eólica, biomasa, hidráulica y otras) aún no satisfacen las necesidades energéticas de nuestro país, aunque han sido determinantes en la solución de muchos problemas energéticos (electrificación rural, abastecimiento de agua...).

 

En la actualidad, las denominadas energías duras o convencionales (carbón, petróleo...) siguen representando nuestras fuentes principales de energía, tanto para el sector residencial como para el productivo. Por lo tanto, dado que no podemos prescindir de estos tipos de portadores energéticos que representan costos millonarios a nuestra economía,
es necesario reforzar las medidas de ahorro y el uso racional de dichos potenciales energéticos, de forma tal que en alguna medida se compensen los gastos que de su utilización se derivan.

El ahorro de cualquier forma de energía y su uso racional inevitablemente presupone la aplicación y control de un programa confeccionado para ese fin, pero dicho programa
no se elabora de forma empírica, sino a partir de métodos o procedimientos técnicamente fundamentados, es decir, que debe estar sustentado por los diagnósticos energéticos que permiten identificar en cada lugar que se apliquen (industria, centro de servicio, escuela...) la eficiencia y la responsabilidad con que es utilizada la energía, de cualquier tipo (eléctrica, térmica...). Para este propósito se aporta un conjunto de elementos que permiten realizar y evaluar el diagnóstico energético.

Concepto
Para comprender la importancia del diagnóstico como paso previo al programa de ahorro,
y los tipos de diagnósticos, según sus objetivos y profundidad, el diagnóstico energético
se conceptualiza como la aplicación de un conjunto de técnicas que permite determinar
el grado de eficiencia con que es utilizada la energía. Consiste en el estudio de todas
las formas y fuentes de energía, por medio de un análisis crítico en una instalación consumidora de energía, con el objetivo de establecer el punto de partida para
la implementación y control de un programa de ahorro de energía, ya que se determina dónde y cómo es utilizada ésta, además de especificar cuánta es desperdiciada.

Los objetivos del diagnóstico energético son establecer metas de ahorro de energía, diseñar y aplicar un sistema integral para dicho ahorro de energía, evaluar técnica
y económicamente las medidas de conservación y ahorro de energía, y disminuir
el consumo de energía sin afectar los niveles de producción.

Para determinar la eficiencia con la que
es utilizada la energía se requieren realizar diversas actividades: medir los distintos flujos eléctricos; registrar las condiciones
de operación de equipos, instalaciones
y procesos; efectuar balances de materia
y energía; calcular los índices energéticos
o de productividad, los energéticos reales,
y actualizar los de diseño; determinar los potenciales de ahorro y darle seguimiento
al programa mediante la aplicación de listas de verificación de oportunidades de conservación de ahorro de energía.

Tipos de diagnósticos
Para facilitar el uso del diagnóstico energético se ha concebido una clasificación por grados.

  El diagnóstico energético permite determinar el grado de eficiencia con que es utilizada la energía.

Diagnóstico de primer grado: Mediante los diagnósticos energéticos de primer grado
se detectan medidas de ahorro cuya aplicación es inmediata y con inversiones marginales. Consiste en la inspección visual del estado de conservación de las instalaciones,
el análisis de los registros de operación y mantenimiento que rutinariamente se llevan
en cada instalación; así como el análisis de la información estadística de consumos
y gastos por concepto de energía eléctrica y combustibles.

Al realizar estos diagnósticos se deben considerar los detalles detectados visualmente
y que se consideren como desperdicios de energía, tales como falta de aislamiento
o purgas (salideros); asimismo, se deben detectar y cuantificar los costos y posibles ahorros producto de la administración de la demanda de energía eléctrica y de la corrección del factor de potencia. Cabe recalcar que en este tipo de estudio no se pretende efectuar un análisis exhaustivo del uso de la energía, sino precisar medidas de aplicación inmediata.

Diagnóstico de segundo grado: Comprende la evaluación de la eficiencia energética
en áreas y equipos intensivos en su uso, como los motores eléctricos y los equipos que estos accionan, como los de compresión y bombeo, los que integran el área de servicios auxiliares, entre otros. Este tipo de diagnóstico requiere de un análisis detallado
de los registros históricos de las condiciones de operación de los equipos, lo que incluye la información sobre volúmenes manejados o procesados y los consumos específicos
de energía. La información obtenida directamente en la operación se compara con
la de diseño, para obtener las variaciones de eficiencia.

El primer paso es detectar las desviaciones entre las condiciones de operación con las
del diseño, para así jerarquizar el orden de análisis de cada equipo o proceso. El paso siguiente es conocer el flujo de energía, servicio o producto perdido por el equipo
en estudio. Los balances de materia y energía, los planos unifilares actualizados, así como
la disposición de los índices energéticos reales y de diseño complementan el diagnóstico, ya que permiten establecer claramente la distribución de la energía en las instalaciones, las pérdidas y desperdicios globales, y así determinar la eficiencia con la que es utilizada la energía. Finalmente, se deben evaluar, desde el punto de vista económico, las medidas que se recomienden llevar a cabo, tomando en consideración que éstas se deben pagar con los ahorros que se alcancen y que en ningún momento deben poner en riesgo
la liquidez de la empresa.



Con el diagnóstico energético se orienta
el ahorro de energía y su uso racional.

Diagnóstico de tercer grado: Consiste en un análisis exhaustivo de las condiciones
de operación y las bases de diseño de una instalación, mediante el uso de equipos especializados de medición y control. Debe realizarse con la participación de especialistas de cada área, auxiliados por el personal de ingeniería. En estos diagnósticos es común
el uso de técnicas de simulación de procesos, con la finalidad de estudiar diferentes esquemas de interrelación de equipos y procesos. Además, facilitan la evaluación
de los efectos de cambios de condiciones de operación y de modificaciones del consumo específico de energía, por lo que se requiere información completa de los flujos
de materiales, combustibles, energía eléctrica, así como de las variables de presión, temperatura y las propiedades de las diferentes sustancias o corrientes.

Las recomendaciones derivadas de estos diagnósticos generalmente son de aplicación
a mediano plazo e implican modificaciones a los equipos y procesos, e incluso de las tecnologías utilizadas. Debido a que las inversiones de estos diagnósticos son altas,
la evaluación económica debe ser rigurosa en cuanto al período de recuperación
de la inversión.

Aspectos a diagnosticar
Operativos: Inventario de equipos consumidores de energía, de equipos generadores
de energía, detección y evaluación de fugas y desperdicios, análisis del tipo y frecuencia del mantenimiento, inventario de instrumentación y posibilidades de sustitución de equipos.

Económicos: Precios actuales y posibles cambios de los precios de los energéticos, costos energéticos y su impacto en los costos totales, estimación económica
de desperdicios, consumos específicos de energía, elasticidad producto del consumo
de energía, evaluación económica de las medidas de ahorro, relación beneficio-costo
de las medidas para eliminar desperdicios y precio de la energía eléctrica
comprada ($/kWh).


El diagnóstico energético facilita la adopción de programas de ahorro
en todas las actividades económicas y sociales del país.

Energéticos: Formas y fuentes de energía utilizadas, posibilidades de sustitución
de energéticos, volúmenes consumidos, estructura del consumo, balance en materia
y energía, diagramas unifilares y posibilidades de autogeneración y cogeneración.
Políticos: Tarifas eléctricas, política de precios de los energéticos, política
de comercialización de energéticos, programa nacional de energéticos y legislación
en materia de autogeneración y cogeneración.

Análisis de experiencias: Ámbitos nacional e internacional.

Requerimientos
Información operativa: Manuales de operación de los equipos consumidores y generadores de energía, y reportes periódicos de mantenimiento.

Información energética: Balances de materia y energía, series de consumo histórico
de energía, información sobre fuentes alternas de energía y planos unifilares actualizados.

Información económica: Series estadísticas de productos, ventas y costos de producción.

Información política: Catálogos de precios de productos elaborados, tarifas eléctricas, normalización del consumo de electricidad, relación reservas-producción de hidrocarburos y disposición de fuentes energéticas no provenientes de hidrocarburos.

Instrumentos para las mediciones de campo: Algunos de los instrumentos portátiles requeridos para la realización de diagnósticos energéticos de segundo y tercer grado,
son: medidores de velocidad de flujo en tuberías y equipo, radiómetros ópticos, pirómetros digitales, kilowathorímetros, factoripotenciómetros, analizadores de redes, medidores de velocidad de aire, termómetros, luxómetros y tacómetros.

Áreas de aplicación: Área industrial: calderas de hornos, motores y bombas, sistemas eléctricos, turbinas, compresores y sistemas de refrigeración. Área de oficinas: iluminación, acondicionamiento ambiental y aparatos eléctricos. Vehículos automotores: operación y mantenimiento.

Evaluación económica de las medidas: Relación beneficio-costo: costos involucrados
en las medidas aplicadas y balance económico de los ahorros logrados. Métodos
de evaluación económica: período de recuperación, rentabilidad media, valor presente, tasa interna de rentabilidad y análisis de sensibilidad.

Valoración económica y social
Los beneficios económicos derivados de la aplicación de un diagnóstico efectivo y objetivo, y del grupo de medidas planteadas en el presente trabajo dependerán, de manera directa, de la responsabilidad técnico-administrativa del seguimiento y control de su aplicación en los centros industriales o de servicios donde se desarrollen.

En cuanto al aspecto social el trabajo pretende, a partir de los conocimientos que de
su análisis y aplicación se deriven, continuar profundizando en el desarrollo de la conciencia energética de los funcionarios y trabajadores en general, en el uso de los diferentes portadores energéticos.