Manual de eficiencia energetica para medianas y pequeñas industrias (página 2)

1.2.3 Aire acondicionado Los sistemas
termodinámicos para producir frío (ver figura
abajo), son necesarios para la conservación de alimentos,
medicamentos, acondicionamiento de ambientes y para el control de
la temperatura de procesos exotérmicos.

El acondicionamiento del aire es el proceso de
tratamiento necesario para mantener las condiciones ambientales
de temperatura, humedad relativa, movimiento y limpieza del aire
de un lugar en los valores deseados para garantizar el confort o
el grado de higiene requerido.

Tipos de sistemas de aire acondicionado Antes de
adquirir un nuevo sistema de aire acondicionado, hay que
asegurarse de que realmente se necesita. Los aires acondicionados
son equipos bastante caros cuando se comparan con ventiladores y
lo que es más importante, consumen grandes cantidades de
electricidad. Los mejores sistemas actuales tienen un costo
inicial mayor que el resto, pero pueden ser hasta el 50 %
más eficientes, lo que significa que serán
amortizados varias veces durante su tiempo de vida. A
continuación se detallan las características de los
principales sistemas de refrigeración comerciales: •
Sistemas individuales de aire acondicionado: empleados para
enfriar espacios puntuales o áreas específicas. Son
más económicos que los equipos centralizados, pero
tienen una eficiencia menor. • Equipos de aire acondicionado
centralizados: los sistemas centralizados emplean conductos de
ida y retorno distribuidos a lo largo de todo el edificio o
empresa. La mayor parte de este tipo de equipos son sistemas tipo
"split", donde el serpentín se encuentra en el interior,
mientras que el condensador en el exterior. • Bomba de
calor: una bomba de calor puede servir como calentador y como
aire acondicionado. Estos sistemas pueden generar ahorros
significativos de energía calentando o
enfriando.

1.2.3.1 Uso correcto del aire acondicionado Un uso
correcto del sistema de aire acondicionado es clave para aumentar
su vida útil y reducir el consumo de energía. En el
momento en que se encienda el sistema de climatización,
todas las puertas y ventanas del recinto deben estar bien
cerradas para evitar que se escape el aire frío. Hay que
establecer un nivel de confort aceptable e instalar dispositivos
de control (termostatos) para regular el sistema de aire
acondicionado de acuerdo con los requerimientos de temperatura.
Por cada grado por debajo de la temperatura de confort se
está desperdiciando un 8 % más de energía.
Los termostatos son dispositivos clave para minimizar los
arranques del sistema. La puesta en marcha del equipo implica el
arranque del compresor, que lleva asociado un consumo importante
de energía. Además, la vida útil del equipo
puede verse reducida significativamente.

1.2.3.2 Oportunidades de mejora en equipos de aire
acondicionado

• A. Reemplazar Equipos de Aire
  Acondicionado

Una de las principales oportunidades de ahorro de
energía que se aplican constantemente es la de reemplazar
las unidades de aire acondicionado estándar por otras de
alta eficiencia. Los aires acondicionados con mucho tiempo de
operación o finalizada su vida útil, tienen un alto
consumo de energía eléctrica por su baja eficiencia
y/o mantenimiento deficiente. Para realizar una evaluación
se toma en cuenta las horas de operación por día y
por año de cada uno de los equipos, el tipo de
refrigerante y el costo de la energía eléctrica. El
compresor es el equipo de mayor consumo energético dentro
del sistema y por tanto una reducción en el trabajo
aplicado al mismo traerá un ahorro considerable para el
sistema completo. Para lograr esto se pueden cambiar por
compresores flexibles que permitan variación de la carga;
disminuir la presión de descarga al disminuir la
temperatura de condensación; aumentar la presión de
succión al aumentar la temperatura de evaporación;
mejorar el enfriamiento interno de los compresores, o cambiar el
tipo de refrigerante. B. Reemplazar el refrigerante Actual por
Refrigerante de Hidrocarburos El fluido utilizado para los
intercambios de energía en los sistemas de
refrigeración se denomina refrigerante. Por lo general el
refrigerante absorbe calor mientras cambia de fase (de liquido a
gas) en el evaporador a continuación se comprime,
aumentando con esto su temperatura y presión,
después pasa al condensador en donde transfiere su
energía directamente a la atmósfera o a un medio
que se pretende calentar. Un refrigerante es apropiado para
determinadas aplicaciones. Si tiene ciertas propiedades
termodinámicas, físicas y químicas y si
satisface ciertos requisitos de seguridad. Una de las medidas de
ahorro más rentables es la de reemplazar el refrigerante
actual de los equipos de aire acondicionado por un refrigerante
nuevo a base de hidrocarburos. Los refrigerantes HC están
fabricados a base de compuestos naturales, no daña la capa
de ozono, por ejemplo el refrigerante HC-22a está
diseñado para sustituir al refrigerante R-22. Para el
cambio de refrigerante no se requiere realizar ninguna
sustitución de piezas en el equipo únicamente se
realiza el reemplazo por el otro. Además de los beneficios
económicos obtenidos este ocupa menos refrigerante para la
carga. C. Equipos de Control para el Aire Acondicionado Para
favorecer la eficiencia energética y para mantener un buen
funcionamiento de estos sistemas, se busca automatizar en lo
posible todas las instalaciones; debe revisarse con frecuencia la
calibración de los elementos de regulación del
sistema, mantener fuera del alcance del personal no autorizado
los elementos de control, verificar el funcionamiento de los
relojes programadores que apagan los ventiladores, entre otros.
Los sistemas de calefacción, ventilación y aire
acondicionado (CVAA) se diseñan para soportar extremos de
la demanda, aunque la mayor parte del tiempo trabajan a una
fracción de su potencia máxima. Por lo tanto, un
sistema de control debe mantener las condiciones ambientales
interiores y el menor costo posible a lo largo del ciclo de vida.
Actualmente existen sistemas de control con una flexibilidad para
ajustar el funcionamiento adecuado del sistema CVAA. D.
Acondicionamiento de áreas En los sistemas de
acondicionamiento de aire las modificaciones más
frecuentemente realizadas para mejorar el consumo de
energía del sistema están centradas en la
estructura física o local refrigerado y se refieren a
modificaciones en las paredes, puertas y ventanas como el
eliminar la incidencia directa de los rayos del sol o
iluminación con excesivo aporte de calor,
eliminación de puertas abiertas o abatibles, aislamiento
adecuado y cambio en los colores de las estructuras y paredes.
Sin embargo, también se pueden realizar otras
modificaciones tales como el cambio a enfriamiento evaporativo,
control de operación sólo cuando el enfriamiento
sea necesario, controles de tiempo de operación, controles
de ocupación y corte o suministro de aire exterior, entre
otros. Al instalar una cortina de aire en la entrada del cuarto
de refrigeración principal se logran reducir alrededor de
un 7 % de las pérdidas energéticas, y por tanto de
la carga térmica del sistema, con lo cual disminuye el
flujo de refrigerante necesario y el consumo de energía en
el compresor.

1.2.4 Aire comprimido Se pueden identificar
oportunidades de ahorro de energía eléctrica en
estos equipos de hasta un 25%. La parte principal de un sistema
de aire comprimido es el compresor, después el aire es
enfriado y secado y pasa a los tanques de almacenamiento
encargados de ajustar la demanda excesiva, lo cual permite tener
el suministro adecuado durante los períodos pico ya que el
aire almacenado responde con mayor rapidez que la capacidad real
del compresor.

1.2.4.1 Tipos de compresores Compresores de
desplazamiento positivo Son unidades en las cuales sucesivos
volúmenes de gas son encerrados en un espacio cerrado y
elevados a una presión mayor. El flujo de aire va en la
misma dirección que el elemento que lo comprime.
Compresores Reciprocantes Los compresores reciprocantes o
más bien conocidos como pistones, son máquinas de
desplazamiento positivo en las cuales el elemento de
compresión es un pistón que tiene un movimiento
alternativo dentro del cilindro. Producen flujos menores que los
dinámicos (centrífugos o axiales), pero la
presión que pueden desarrollar es superior. Compresor de
Una Etapa El costo inicial de este tipo de compresor es menor y
trabajan a baja presión (< 10 kg/cm2), estos equipos
son especialmente utilizados para servicios intermitentes aunque
no es tan eficiente en su desempeño. El costo de
operación es alto. Compresor Reciprocante Multietapas Este
equipo ha sido construido más robusto para proveer una
mayor eficiencia durante un servicio continuo en la empresa,
también trabaja a presiones altas (> 10 kg/cm2). Su
consumo de energía es mínimo durante condiciones de
operación en vacío y requieren menos mantenimiento.
Los ahorros energéticos que se obtienen al sustituir por
estos equipos son de aproximadamente un 25 %. Compresores de
tornillo Los compresores de tornillo son equipos en las que la
compresión y el desplazamiento se efectúan por la
acción de elementos rotativos. En los compresores de
tornillo dos rotores intercalados de forma helicoidal comprimen y
desplazan el gas. Compresores de etapas múltiples Estos
reducen el consumo de energía, de forma que a una
compresión de 7 kg/cm2 en dos etapas representa un ahorro
de energía del 10 al 15 % respecto a una etapa. El ahorro
de energía se lleva a cabo por el enfriamiento del aire
entre las etapas, así se reduce el volumen del aire y por
consiguiente el trabajo requerido para completar la
compresión a la presión de trabajo deseada en la
segunda etapa de compresión.

1.2.4.2 Rendimiento de instalaciones de aire comprimido
El rendimiento de una instalación de aire comprimido
depende de algunos factores como: • Buen funcionamiento de
los equipos. • Cantidad de aire perdido por fugas y escapes.
• Pérdidas excesivas de carga que afectan la potencia
de las herramientas y equipos. • Selección y
funcionamiento óptimo de los equipos consumidores de aire
comprimido. • Transmisión de energía con un
mínimo de pérdidas. • Disposición de
tuberías para transportar el aire (diseño de red).
El sistema neumático presenta los siguientes problemas:
• Problemas de diseño de red. • Problemas de
funcionamiento de herramientas y máquinas. •
Problemas de mantenimiento. Recomendaciones para un buen
funcionamiento del sistema: • Eliminar todas las fugas de
aire que se presentan en la red de distribución. Las fugas
pueden alcanzar hasta un 50 % en pérdidas de la capacidad
instalada en instalaciones descuidadas. Con una inversión
moderada deben limitarse a menos del 5 %. • Eliminar
líneas de distribución que no sean necesarias.
• Limpieza periódica de los filtros de aire. •
No usar aire comprimido para ventilación o limpieza.
• Poseer registros de consumo para corregir anormalidades.
• Determinar la presión mínima requerida para
la operación satisfactoria de todos los equipos y efectuar
su control. • Dimensionar correctamente el tamaño de
las líneas. • Apagar los compresores cuando no se
requiera aire comprimido. • La temperatura del aire de
aspiración no debe ser mayor a la recomendada por el
fabricante. • Instalar separadores de condensado y drenajes
en los extremos de los ramales con el fin de eliminar la
necesidad de soplar las líneas para extraer el
agua.

1.2.4.3 Oportunidades de ahorro Reducción de
fugas de aire comprimido • Las fugas de aire comprimido son
la mayor y más importante fuente de desperdicio de
energía en la mayoría de estos sistemas. El volumen
de pérdidas aumenta con la presión y las horas de
operación del sistema. Y las pérdidas de aire
aumentan directamente proporcional al cuadrado del
diámetro del agujero. • Un método para obtener
el costo que representan las fugas es, cronometrar el ciclaje de
servicio del compresor necesario para mantener la presión
en el sistema, con todo el equipo alimentador previamente
desconectado en su totalidad. • La lubricación
correcta y el mantenimiento apropiado de las transmisiones, la
limpieza y el reemplazo oportuno de los filtros de aire de
succión son parte del mantenimiento que pueden originar
ahorros. Reducción de la presión del sistema •
El ajuste de presión debe hacerse un poco más alto
que el correspondiente a las demandas del equipo, para compensar
las caídas de presión que hubiere en las
líneas de distribución. • Las pérdidas
por fricción en el sistema pueden reducirse, colocando los
compresores cerca de los puntos de consumo, aumentando el
diámetro de las tuberías de distribución y
eliminando fugas. • Conviene también examinar las
posibilidades de instalar varios sistemas a diferentes presiones,
ya que, por lo general, son pocos los equipos que demandan altas
cantidades de aire.

1.2.5 Motores eléctricos Motor es toda
máquina que transforma una energía de otro tipo en
la entrada, en energía de salida mecánica. El
elemento de salida es un eje normalmente. Entre los diferentes
tipos de motores se encuentran los motores eléctricos, los
cuales reciben energía eléctrica y la transforman
en mecánica.

Existen numerosas estadísticas que demuestran la
importancia de la energíaeléctrica empleada por los
motores. Los motores eléctricos de potencia superior a 700
W transforman aproximadamente el 75 % de la energía
eléctrica en la industria y el comercio,
empleándola para accionar bombas, ventiladores,
ascensores, grúas y otras maquinas. La
clasificación más usual de los motores
eléctricos es la siguiente: • Motores de corriente
continúa. • Motores de corriente alterna. •
Síncronos. • Asíncronos o de inducción.
Más del 60%2 de la energía eléctrica
consumida en las industrias está destinada a transformarse
en energía motriz en los motores eléctricos,
utilizados en infinidad de aplicaciones como son el accionamiento
de bombas, compresores, ventiladores y todo tipo de maquinaria en
general. Por esta razón, conseguir una elevada eficiencia
en estos equipos supone unos ahorros importantes, tanto
energéticos como económicos. El uso racional de
energía en los motores eléctricos implica
utilizarlos solo el tiempo que sea necesario de acuerdo a las
condiciones de producción. Para reducir el consumo de
energía eléctrica se pueden utilizar controles para
apagar los motores cuando estos no sean necesarios. Cuando se
utilizan correctamente los controles de los motores se disminuye
considerablemente el consumo de energía. Por ejemplo a
continuación se presenta la siguiente tabla con los
valores máximos de arranques por hora y el mínimo
tiempo que tendría que estar apagado un motor de 1,800
RPM.

El rendimiento de un motor eléctrico es la
relación entre la potencia mecánica de la salida
útil en el eje, y la potencia eléctrica de entrada
en los bornes de alimentación del motor. n =Potencia
mecánica útil / potencia eléctrica
Normalmente, la medida del rendimiento del motor eléctrico
se realiza en las instalaciones del fabricante del motor o en
laboratorios oficiales. Para ello se utilizan dos sistemas:
método directo o método indirecto o de
pérdidas separadas. Las principales consecuencias del mal
rendimiento de un motor eléctrico son: • Alto costo
económico de funcionamiento del mismo. • Las
pérdidas de todo tipo se transforman en calor, el cual ha
de ser evacuado del motor. Para calcular el factor de carga del
motor o el porcentaje de utilización del motor para
realizar un trabajo, se utiliza la siguiente formula: Factor de
carga = [potencia medida (kW)/0.746] / [Potencia nominal
(HP)/eficiencia nominal] Ejemplo. Encontrar el factor de carga de
un motor eléctrico trifásico cuya potencia y
eficiencia nominal, obtenidos de la placa del motor, son 20 HP y
85% respectivamente. Se realizó una medición con un
analizador de redes trifásico de la potencia utilizada a
pleno trabajo del equipo, obteniéndose un valor de 8.13
kW. Factor de carga = (8.13 kW / 0.746) / (20 HP / 85) = 46.32 %
Del resultado anterior se puede concluir que el motor trabaja a
un reducido factor de carga, lo cual reduce la eficiencia de
generación de trabajo y produce un bajo factor de
potencia. A continuación se citan las principales
oportunidades de eficiencia energética en motores
eléctricos.

1.2.5.1 Ajustar la velocidad de operación del
motor Esta es una de las oportunidades de ahorro de
energía más importantes y que se puede aplicar con
el mismo personal de la planta y con simples modificaciones a los
diámetros de poleas de ventiladores, extractores,
sopladores y agitadores o de impulsores en bombas
centrífugas. En cargas centrífugas un
pequeño cambio en la velocidad del motor a plena carga se
transforma en un significativo cambio en el consumo de
energía. Las Leyes de Afinidad de los ventiladores
muestran que la potencia demandada por el motor varía al
cubo de la velocidad de rotación y en contraste el flujo
de aire varía linealmente con la velocidad. "Un incremento
de 20 RPM en la velocidad del motor por ejemplo de 1,740 a 1,760
RPM resulta en un incremento de 3.5% en la potencia que tiene que
entregar el motor. Un incremento de 40 RPM solo aumentará
el flujo de aire 2.3 %, pero incrementará el consumo de
energía un 7%".

1.2.5.2 Operar el motor en su carga nominal Pocos
motores operan a su carga nominal, por lo que la eficiencia, el
factor de potencia y la corriente de placa no son óptimos.
Los fabricantes tienen disponibles para los usuarios las curvas
características de los motores, en donde se muestra como
varía la eficiencia y el factor de potencia con la carga a
la que trabaja el motor. En algunos catálogos se indican
los valores de eficiencia al 25, 50, 75 y 100% de carga. La
eficiencia tiene poca variación desde el 50% hasta el 100%
de la carga nominal, y comienza a disminuir drásticamente
a partir de valores menores a 40% de carga.

1.2.5.3 Cambiar a motores de alta eficiencia Los nuevos
motores que se comercializan actualmente son más
eficientes que los antiguos y demandan menos energía
reactiva lo que se traduce en ahorros económicos en la
factura eléctrica. Para lograr está eficiencia,
diversos fabricantes de motores eléctricos, se han
dedicado a mejorar su diseño y manufactura, realizando
diversas acciones entre las que se pueden mencionar: • La
utilización de acero con mejores propiedades
magnéticas para el rotor • La reducción del
entrehierro • La reducción del espesor de la
laminación • El incremento en el calibre de los
conductores • La utilización de ventiladores y
sistemas de enfriamiento más eficientes • La
utilización de mejores materiales aislantes El resultado
ha sido motores con pérdidas de hasta un 45% menor que las
de los motores estándar. Por ejemplo, la reducción
del 30% en las pérdidas de un motor de 10 HP con 82% de
eficiencia, incrementa su valor a un 87.4%. Por otro lado los
motores de alta eficiencia, a diferencia de los estándar,
mantienen su alto nivel de eficiencia en un amplio rango de
carga, esto se puede observar en la siguiente figura, en donde se
demuestra que hay una diferencia de la eficiencia con la carga,
entre motores estándar y de alta eficiencia.

Los motores de alta eficiencia son del orden de un 20%
más caro que los motores estándar, pero pueden a
llegar a ser un 5% más eficientes (motores de baja
potencia). Además, estos motores tienen una vida
útil de más de 10 años.

1.2.5.4 Instalación de dispositivos de arranque
de motores La corriente eléctrica demandada por un motor
en el arranque puede ser hasta 7 veces mayor que la corriente
demandada en su funcionamiento nominal. Además, cuando el
motor arranca directamente a plena carga, se producen problemas
de tipo mecánico asociados a los sobreesfuerzos de
torsión. Los sobreesfuerzos en la caja de engranajes,
acoplamientos, correas y otras piezas pueden producir un
deterioro prematuro del motor e incluso una avería. Para
solventar estos problemas asociados a los sobreesfuerzos
mecánicos, se han desarrollado dispositivos de arranque
suave los cuales permiten ajustar en incrementos pequeños
el esfuerzo de torsión y la corriente en el arranque.
Además, los dispositivos de arranque permiten modificar el
tiempo que le cuesta al motor alcanzar su velocidad nominal. Los
dispositivos de arranque son controladores aplicables a motores
de inducción de corriente alterna. De este modo, las
pérdidas magnéticas se reducen, el motor trabaja a
menor temperatura y más eficientemente, el factor de
potencia se mantiene en un valor adecuado y por lo tanto la
eficiencia global del motor aumenta. Estos dispositivos son
utilizados en los siguientes casos: • Arranques y paradas
frecuentes de ventiladores, mezcladoras, centrifugadoras, bombas
centrífugas y de vacío, compresores, etc. •
Ciclos contínuos de trabajo alternando períodos con
carga nominal con otros a baja carga o en vacío. •
Motores con tiempos de arranque prolongados.

1.2.5.5 Variadores de velocidad En la actualidad existen
configuraciones específicas de control de equipos
industriales que permiten obtener unas prestaciones
técnicas (precisión, rapidez de respuesta, etc.)
así como rendimientos energéticos cercanos a la
unidad para amplios márgenes de potencia. Los variadores
de velocidad son dispositivos que permiten variar la velocidad
del eje según la carga del motor, reduciendo el consumo de
energía. Además, incluyen las ventajas de los
dispositivos de arranque, proporcionando un arranque suave del
motor. Aunque se pueden instalar variadores de velocidad en
accionamientos de cualquier potencia y tipo de carga, es
necesario tener en cuenta una serie de aspectos: • El ahorro
proporcionado por un variador de velocidad aumenta con la
variación de la carga y el número de horas de
funcionamiento. • Para motores menores de 15HP
aproximadamente, el costo suele hacer inviable la
inversión. • Aunque podrían usarse variadores
de velocidad únicamente para solucionar el problema del
arranque (sobre-corriente) de los motores, en la práctica
no se hace, ya que el costo de un variador de velocidad es mayor
que el de un dispositivo de arranque suave.

1.2.6 Hornos eléctricos Los hornos
eléctricos son generalmente más limpios, más
fáciles de controlar, con mantenimientos más
simples, se presentan para un gran número de aplicaciones
y poseen mejores eficiencias que los otros tipos de hornos
convencionales alimentados por combustibles. En muchos casos, los
hornos eléctricos no se utilizan adecuadamente, por lo que
pueden alcanzar grandes ahorros potenciales. Sin embargo, debe
tenerse presente que el costo del kWh eléctrico es mucho
mayor que el térmico. Este tipo de hornos son necesarios
cuando se requiere un control elevado del proceso o cuando la
temperatura demandada es muy alta. Por ejemplo, los hornos
eléctricos son más indicados para la industria de
la fundición y para la obtención de aceros
especiales. A continuación se describen los principales
tipos de hornos eléctricos comerciales. •
Conducción de corriente eléctrica en el seno de la
pieza a calentar. • Por generación de calor en
resistencias próximas a la carga (hornos de resistencia).
• Por inducción electromagnética de corriente
en el interior de la propia carga (hornos de inducción).
• Generación de pérdidas dieléctricas
en el seno de materiales aislantes. • Entre otros más
especializados. Los costos de las diferentes opciones de ahorro
varían ampliamente según el tipo de la medida
Planteada. Medidas que no requieren inversión (buenas
prácticas): • Mantener las puertas del horno siempre
bien cerradas. • Reducir tiempos de carga y sin
operación. • Operar a carga máxima. •
Cargar rápidamente la materia prima para reducir las
pérdidas de radiación del horno. • Procurar
que los tiempos de utilización sean lo más elevados
posibles, para evitar tener que precalentar el horno cada vez que
se quiere utilizar. • Utilizar cualquier subproducto
resultante, como los vapores de salida. Es posible aprovechar el
calor que almacenan para otros procesos, como precalentar otro
horno, secar algún producto, pre-secado de materia prima,
etc. Medidas que necesitan una pequeña inversión
inicial: • Aislamientos en sectores requeridos. Asegurar con
buen sellado las puertas. Hasta el 80 % de las pérdidas de
un horno puede originarse al abrir las puertas. • Equipos de
automatización. Entre un horno eléctrico
automatizado y otro manual, la diferencia de consumo es alrededor
del 25 %. Además la vida media de las resistencias puede
incluso duplicarse. • Instalación de equipos
pre-calentadores. • Cambio de electrodos de elevada
resistencia o resistencias de mayor vida útil. •
Precalentar si es posible la carga mediante calor sensible de
gases de escape procedente de otros procesos. La puesta en marcha
de las medidas descritas anteriormente proporcionarán
resultados como: • Reducción de pérdidas de
calor y por tanto menores consumos eléctricos
(reducción en factura). • Reducción de los
costos de operación y mantenimiento. •
Reducción de los tiempos de operación y por tanto
aumento de la producción.

1.2.7 Iluminación Una buena iluminación es
esencial para el bienestar y la salud. La iluminación en
las empresas debe tener como objetivo fundamental, garantizar las
óptimas condiciones para desarrollar las tareas
correspondientes de los trabajadores, garantizando al mismo
tiempo la máxima eficiencia energética posible. La
iluminación puede llegar a ser hasta el 10 % de la factura
eléctrica de muchas fábricas y entre el 40 y 70 %
en comercios y oficinas. Debido al constante incremento del
precio de la electricidad, el uso racional de la misma puede
llegar a constituir un porcentaje de ahorro muy importante. A
continuación se describen los principales tipos de
lámparas y luminarias y sus respectivas
aplicaciones.

1.2.7.1 Lámparas Las lámparas son los
aparatos encargados de transformar la energía
eléctrica en energía lumínica. Existe un
conjunto muy variado de lámparas, según sus
aplicaciones pueden utilizarse en: iluminación,
fotografía, señalización, cine, etc. La
clasificación más general es: •
Lámparas incandescentes: ¤ No halógenas
¤ Halógenas • Lámparas de descarga:
¤ De vapor de mercurio ¤ De vapor de sodio •
LED (Light Emitting Diode)

• A. Lámparas incandescentes

Son dispositivos formados por una ampolla de vidrio que
contiene un gas inerte, argón o criptón, y un
filamento de wolframio.

Su principio de funcionamiento es simple: se hace pasar
una corriente eléctrica por un filamento hasta que este
alcanza una temperatura (alrededor de 2,000 oC) que emite
radiaciones visibles por el ojo humano. Para evitar que el
filamento se queme en contacto con el aire, se rodea con una
ampolla de vidrio cuyo interior posee vacío o se ha
rellenado con un gas. En general los rendimientos de este tipo de
lámparas son bajos debido a que la mayor parte de la
energía consumida se convierte en calor. Solo el 10% de la
energía eléctrica consumida se convierte en luz
visible.

Entre las lámparas incandescentes no
halógenas se distinguen las que se han rellenado con un
gas inerte y aquellas en que se ha hecho el vacío en su
interior. Actualmente, las lámparas con gas son más
utilizadas, reduciéndose el uso de las de vacío a
aplicaciones ocasionales en alumbrado general con potencias de
hasta 40W.

El color de luz emitida por una lámpara
incandescente habitual, es ligeramente amarillento, debido a la
mayor proporción de fotones emitidos en la zona de menor
energía del espectro visible. Para obtener luz más
blanca e intensa se utilizan las lámparas incandescentes
halógenas, que permiten que el filamento alcance una
temperatura más elevada sin que el wolframio llegue a
fundir. La duración de las lámparas incandescentes
está normalizada; siendo de unas 1,000 horas para las
normales, de 2,000 horas para halógenas en aplicaciones
generales y de 4,000 para halógenas en aplicaciones
especiales.

• B.  Lámparas de descarga

Las lámparas de descarga constituyen una forma
alternativa de producir luz de una manera más eficiente y
económica que las lámparas incandescentes. Por eso
su uso está tan extendido hoy en día. La luz
emitida se consigue por excitación de un gas sometido a
descargas eléctricas entre dos electrodos, situados en un
tubo lleno con un gas o vapor ionizado.

La luz emitida no es blanca (por ejemplo en
lámparas de sodio a baja presión la luz es
amarillenta), por lo que la capacidad de reproducir los colores
de estas fuentes de luz es, en general, peor que en el caso de
las lámparas incandescentes.

Según el gas contenido en la lámpara y la
presión a la que esté sometido tendremos diferentes
tipos de lámparas, cada una de ellas con sus propias
características luminosas. • Lámparas de vapor
de mercurio: ¤ Baja presión: – Lámparas
fluorescentes ¤ Alta presión: – Lámparas con
halogenuros metálicos – Lámparas de vapor de
mercurio a alta presión – Lámparas de luz de mezcla
• Lámparas de vapor de sodio: ¤
Lámparas de vapor de sodio a baja presión ¤
Lámparas de vapor de sodio a alta presión En este
tipo de lámparas, las pérdidas se centran en dos
aspectos: las pérdidas por calor y las pérdidas por
radiaciones no visibles (ultravioleta e infrarrojo). El
porcentaje de cada tipo dependerá de la clase de
lámpara con que se trabaje.

Por otro lado, al hablar del rendimiento de las
lámparas de descarga, hay que diferenciar entre el
rendimiento de la fuente de luz y la de los elementos auxiliares
necesarios para su funcionamiento, por ejemplo los balastos. Los
dos aspectos básicos que afectan a la duración de
estas lámparas son: • La depreciación del
flujo, que se produce por ennegrecimiento de la superficie del
tubo donde se va depositando el material emisor de electrones que
recubre los electrodos, localizados en los extremos del tubo.
• El deterioro de los componentes de la lámpara
debido a la degradación de los electrodos por agotamiento
del material emisor que los recubre. Es importante atender a los
siguientes factores externos que influyen en el funcionamiento de
la lámpara, la temperatura ambiente y el número de
encendidos. • Las lámparas de descarga son, en
general, sensibles a las temperaturas exteriores. Las
lámparas a alta presión, por ejemplo, son sensibles
a las bajas temperaturas por tener problemas de arranque. •
El número de encendidos es muy importante para establecer
la duración de una lámpara de descarga ya que el
deterioro de la sustancia emisora de los electrodos depende en
gran medida de este factor. C. LED La tecnología LED de
alta luminosidad reúne diversas ventajas y sus
aplicaciones crecen cada día. Se trata de un sistema
moderno, seguro y rentable que supone ahorros en energía
eléctrica, reducción de gastos de mantenimiento, en
reposición y reducción de emisiones de CO2. Un LED
es un semiconductor que emite luz al paso de una corriente
eléctrica de baja intensidad, sin utilizar ningún
filamento o gas y que tiene la propiedad clave de producir la
misma cantidad de luz que las bombillas incandescentes
tradicionales, pero utilizando un 90 % menos de
energía.

Las principales ventajas de los LED son las siguientes:
• Es muy difícil que un LED se queme. En condiciones
normales de uso, únicamente se degrada. • Admite
amplios márgenes de tensión (voltaje), lo que
confiere al punto de luz mayor fiabilidad ante variaciones en el
suministro eléctrico. • Gran eficiencia
energética: 24 Im/W en LED rojo, frente a 10 Im/W con
incandescencia. • Posibilidad de formar luz blanca
combinando los colores primarios azul, verde y rojo. Y
también utilizando el ultravioleta, que es una forma
más eficiente que la combinación de los colores
primarios. • Por sus características
lumínicas, la iluminación con LED está
indicada, por razones de seguridad, en zonas con niebla o poca
visibilidad. Un ejemplo de utilización de
tecnología de iluminación LED es en
semáforos (regulación de paso de vehículos),
y este posee las siguientes ventajas.

1.2.7.2 Niveles de iluminación Los niveles de
iluminación recomendados para diferentes áreas
vienen dados por la iluminancia. La unidad de iluminancia se
denomina lux (lx). Las siguientes tablas muestran la cantidad de
luxes recomendados para fábricas, comercios y
oficinas.

A continuación se presentan algunas medidas de
ahorro, clasificadas en función de la inversión a
realizar: a) Medidas de nulo o bajo costo: • Limpiar las
luminarias y pintar con colores claros las paredes y techos.
• Reducir los niveles de iluminación hasta el
mínimo recomendado para las actividades que se vayan a
realizar. • Aprovechar al máximo la luz natural,
especialmente en nuevos edificios. • Establecer un programa
de eficiencia energética en donde se capacite al personal
para utilizar la iluminación de la forma mas eficiente. b)
Medidas que suponen una pequeña inversión inicial,
pero pueden amortizarse en pocos meses: • Sustituir, siempre
que sea posible, bombillas incandescentes por bombillas de bajo
consumo y mayor vida útil. • Emplear temporizadores,
foto celdas, detectores de movimiento o medidores de nivel de
iluminación para utilizar adecuadamente la cantidad de
energía requerida. • Realizar un estudio de los
niveles de iluminación requeridos por actividad
productiva, y así reducir carga energética. c)
Medidas con una inversión mediana o alta, pero pueden
amortizarse en pocos años: • Instalar un nuevo
sistema completo de iluminación diseñado para
lograr los mínimos costos de operación. •
Distribución del cableado e interruptores de encendido
mediante la identificación de áreas de uso de
iluminación, para apagar sectores sin uso. • Aumentar
el tamaño de las ventanas o redistribuir las áreas
de trabajo para aprovechar al máximo el uso de luz
natural. • Instalar sistemas de control para
iluminación, renovando cebadores5 de lámparas de
descarga e incorporando bancos de capacitores para compensar la
energía reactiva (factor de potencia) en instalaciones de
alumbrado público.

2. Casos de
estudio en MYPES

2.1 Caso de estudio. Sector hotelero

2.1.1 Descripción general de la
compañía El Hotel cuenta con el servicio de
alojamiento ofreciendo un total de 80 habitaciones las cuales se
dividen en sencillas, dobles y triples. A fines de 2005 todas las
habitaciones fueron remodeladas para igualar a los Hoteles
modernos y para satisfacer los gustos exigentes de los
huéspedes. El Hotel dispone de cuatro elegantes salones,
alfombrados con aire acondicionado, para atender toda clase de
reuniones corporativas o sociales, desde 10 hasta 200 personas.
El hotel también cuenta con servicio de restaurante
durante todo el día en donde los clientes pueden saborear
exquisitos platillos nacionales e internacionales.

2.1.2 Beneficios económicos y ambientales En la
siguiente tabla se presentan las principales oportunidades de
conservación de energía evaluadas en la empresa del
sector hotelero.

2.2 Caso de estudio. Sector textil

2.2.1 Descripción general de la
compañía La empresa textil tiene como actividad
principal la fabricación de toldos de lona para la
industria y personas particulares. La empresa cuenta con una
fuerza laboral de 57 personas en el área de
producción y 23 personas en el área de
administración. Para el desarrollo de su actividad
productiva poseen como infraestructura un área de
procesamiento de hilos y tejidos, área de
tintorería y acabados, área de taller de
metalmecánica, área de caldera, área de
almacenamiento de materia prima y producto terminado y
áreas administrativas.

• Beneficios económicos y
  ambientales

En la siguiente tabla se presentan las principales
oportunidades de conservación de energía evaluadas
en una empresa del sector textil.

Bibliografía

1. Disminución de costos eléctricos en la
empresa. Aranda Usón, José Alfonso, FC Editorial,
España, 2,006.

2. Metodología para evaluar sistemas de
generación y distribución de vapor. CONAE, 1º
Edición, México, 2,000.

3. Diagnósticos energéticos del sistema de
generación y distribución de vapor de Corporativos
y pequeñas empresas, CONAE, México,
1,999.

4. Producción Más Limpia y Eficiencia
Energética. UNEP, 1º Edición,
2,003.

4.
Anexos

Anexo A

Registros y ejemplo de Control de la Demanda Censo de
las principales cargas Aquí se anotarán las
principales cargas eléctricas de la empresa, indicando su
aplicación, el horario actual de operación y el
propuesto. Es importante que se anoten las cargas
eléctricas que cubran al menos un 80% de la demanda
máxima promedio de la empresa. Para definir el nivel de
prioridad de las cargas se tendrán que realizar varias
juntas con el personal operativo de la empresa y que ellos
estén completamente de acuerdo con el nivel de prioridad y
el tiempo máximo de desconexión.

Ejemplo Propuesta de regulación de demanda
máxima de una empresa El perfil de demanda de la empresa
se refiere al comportamiento de la demanda máxima medida
en el equipo de la empresa evaluadora cada 15 minutos; este
perfil se generó en un día de producción
normal para la empresa durante 24 horas. En la siguiente figura
se observa dicho perfil.

La empresa trabaja tres turnos diarios y la mayor parte
de la carga se concentra desde las 7:30 hasta las 17:30. Durante
todo el mes se tuvo valores de demanda de 1,000 kW y solamente
este día se llego a una demanda de 1,215 kW y ese valor
fue el registrado en la facturación mensual.
Además, por medio de una gráfica del comportamiento
mensual de la demanda de energía se observa que el
comportamiento durante la noche es cercano a los 700 kW.
Posteriormente se seleccionan las cargas eléctricas que se
integraran en la propuesta para el control de la demanda de la
empresa. Dicha propuesta consiste en trasladar 300kW de carga que
opera entre las 14:00 y 18:00 horas hacia el horario nocturno
entre la mediada noche y las 4:00 horas. Y se obtiene la
siguiente gráfica para ilustrar el cambio de
cargas.

En la figura se observa en azul la demanda actual
durante un día y en rojo es la propuesta de control de
demanda trasladando 300kW de carga del día hacia la noche.
Además, se puede observar que la demanda se mantiene en
los 1000 kW.

ANEXO B La vida útil de las lámparas debe
influir en la selección por lo que es importante conocerla
para cada tipo de tecnología.

ANEXO C

Registros para inventario de facturación
eléctrica, iluminación, motores, entre otros.
Dichos registros ayudaran al empresario a cuantificar y conocer
el consumo de energía por área y por equipo, para
posteriormente definir las medidas o actividades a realizar para
optimizar su uso. Además, le permiten identificar los
mayores consumidores de energía y los periodos de mayor
consumo según la tarifa horaria.

"Manual Eficiencia Energética para Medianas y
Pequeñas Empresas".

Autor:

MSc. Javier Fernández Rey

Especialista del Departamento de Energía Centro
de Inmunología Molecular

Ciudad Habana, Cuba

Fax: 272-0644,

E-mail: javier[arroba]cim.sld.cu