01 abril 2008

Potencial de mejora de la eficiencia energética en motores

Podemos preguntarnos cuál es la eficiencia energética de los motores, máquinas omnipresentes en la industria, en el transporte, y en el resto de nuestras actividades, en un momento en el que el coste de los combustibles rompe record tras record. Si realizamos un estudio detallado, sin duda nos llevaríamos una sorpresa. En este post comentamos el potencial que sobre mejora energética de motores calculó en Departamento de Energía de los Estados Unidos a finales de 2002 (United States industrial electric motor systems market opportunities assessment. Office of energy efficiency and renewable energy U.S. Department of Energy). Los motores derrochan energía en muchas instalaciones industriales, como consecuencia de mantener tecnologías obsoletas, de utilizar técnicas de ingeniería de diseño ineficientes, por una planificación adecuada, por cambios posteriores en los procesos industriales, o como consecuencia de un mantenimiento inadecuado. En 1994, los sistemas impulsados por motores eléctricos consumían 679.000 millones de Kwh – un 23 % de toda la electricidad vendida en Estados Unidos. Estas máquinas forman el grupo de mayor consumo de electricidad en la misma categoría. Basándose en análisis detallados, el Departamento de Energía de los Estados Unidos estimó que los motores industriales pueden reducir su consumo en un 11-18 % utilizando todas las aplicaciones efectivas en coses y todas las técnicas y tecnologías de eficiencia energética. Es decir, con datos de finales de los 90, la implementació0n de estas medidas supondría un ahorro de energía anual para Estados Unidos entre 75-122.000 millones de Kwh. Al respecto, hay que tener en cuenta que los diferentes tipos de mejoras en la eficiencia de los motores producen beneficios adicionales a los relativos a la energía. Estas mejoras incluyen control mejorado de los procesos de producción, reducción en los materiales de residuos, y cumplimiento mejorado de la normativa medioambiental. Por supuesto, este gran potencial no puede capturarse de una sola vez. Ello requeriría inversiones de 17.000 millones de dólares, aproximadamente el 10 % de las nuevas inversiones que los fabricantes hicieron en 1994. Si bien las oportunidades de ahorro energético y otros beneficios asociados con las inversiones e los sistemas de motor mejorados son enormes, lo es también la demanda en capital y recursos organizativos en los establecimientos industriales. Además, se han identificado muchas barreras que han dificultado a la industria para recoger más que un pequeño porcentaje de los beneficios potenciales de la eficiencia de los sistemas que utilizan motores. Categorías en tamaño relativo de las oportunidades de ahorro de energía de los sistemas con motores: Hay dos categorías básicas de medidas de eficiencia en los sistemas de motores:
  • Mejora de la eficiencia del motor: Que mejora la eficiencia energética del motor seleccionando una máquina o un grupo de máquinas en particular.
  • Medidas de eficiencia del sistema: Se mejora la eficiencia de una máquina o grupo de máquinas como un todo. La eficiencia del sistema puede mejorarse reduciendo la carga total en el motor mejorando el proceso o diseño del sistema, mejorando el acoplamiento entre tamaño del componente y requerimiento de cargas, uso de sistemas de control de velocidad en vez de mecanismos como válvulas de estrangulamiento o bypass, y mejor mantenimiento, por nombrar sólo algunas estrategias de ingeniería disponibles.
La estimación del Departamento de Energía es de un ahorro potencial de 19.800 millones de kwh. Los métodos de rebobinado de motores estropeados pueden contribuir con un ahorro adicional de 4800 millones de kwh. El ahorro energético de la mejora de eficiencia de los sistemas tiene un potencial de ahorro mucho mayor. Lo más interesante de este estudio es que las mejoras más interesantes en la eficiencia de los motores puede alcanzarse fácilmente simplemente seleccionando los motores más adecuados para cada aplicación. Lo lamentable es que en la industria se tiende a utilizar motores estándar, normalmente motores de inducción, sin plantearse el ahorro energético que puede conseguirse utilizando otras alternativas más idóneas. Consecuentemente, lo primero que debe plantearse es intensificar los esfuerzos, hoy casi inexistentes, en conseguir seleccionar motores lo más adecuados posibles para cada aplicación. Las medidas de eficiencia del sistema, que comportarían según el estudio un ahorro de 37-79.000 millones de kWh en ahorro anual deben contemplarse en fase del proyecto o en la planta. En una planta con gran cantidad de motores, por ejemplo más de una centena, el derroche energético que tiene lugar por no elegir los motores de forma eficientes es realmente importantes. En proyectos concretos, por ejemplo, el llevado a cabo por Motor Challenge Program, sobre una docena de proyectos grandes, se han documentado ahorros que van del 33 al 60 %. Las mejoras más importantes en el rendimiento de motores se consiguen sustituyendo los sistemas convencionales de control por las modernas técnicas de automatización. En el estudio se encontró, por ejemplo, que un sistema tan importante como la regulación automática de la velocidad del motor, solamente existía en el 4 % de la energía de los sistemas de motores del sector industrial, mientras que el potencial de aplicación se estima entre el 18 y el 25 %. BARRERAS Y SOLUCIONES En el estudio se encontró que los gestores de plantas industriales se enfrentan a una serie de barreras significativas para capturar los beneficios de operación y financieros de la mejora energética en los sistemas de motores. Entre las más importantes encontramos las siguientes: · Baja prioridad de la eficiencia energética entre las inversiones de capital y objetivos de operación. Dentro del sector de la fabricación, como un todo, los costes de energía de sistemas a motor constituyen menos del 1 % de los costes de operación totales. Esta cifra es considerablemente más alta para un pequeño número de industrias consumidores intensivos de energía. · Falta de concienciación general entre gestores de plantas, distribuidores de equipos, ingenieros, y representantes de fabricantes sobre las estrategias para alcanzar la eficiencia del sistema de motores: sus costes, requerimientos de gestión, y beneficios. · Nivel del staff de las plantas industriales generalmente bajo, desempeñando tareas de mantenimiento. · Los incentivos para suministradores por utilizar equipos eficientes entran en ocasiones en conflicto con la promoción de equipos y prácticas eficientes. Por ejemplo, los distribuidores de aire comprimido tienen mayores incentivos para vender compresores adicionales a los clientes con incremento en la carga que aconsejarles cómo controlar el crecimiento de la carga para un mejor mantenimiento y planificación de la producción.
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