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Los motores eléctricos son los mayores consumidores de energía eléctrica en el sector industrial e importantes consumidores en edificaciones comerciales y de servicios. Aproximadamente entre el 80% del consumo de energía eléctrica en una industria corresponde a equipos electromotrices acoplados a motores eléctricos, tales como: ventiladores, bombas, compresores, bandas transportadoras, etc. De ahí la importancia de identificar y evaluar las oportunidades de ahorro de energía en estos sistemas. En los últimos años la eficiencia energética ha mejorado sustancialmente, de manera que un motor de eficiencia Premium permite lograr ahorro hasta de un 12%. En esta presentación se analizara este tema de gran relevancia para los consumidores de energía eléctrica.
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Análisis de factibilidad técnica yAnálisis de factibilidad técnica y rentabilidad financiera por la sustitución
de motores eléctricos ineficientes por t d lt fi i i NEMA P iotros de alta eficiencia NEMA Premium
ING. ALFREDO AGUILAR GALVANIngeniería Energética Integral, S.A. de C.V.
Lucerna No. 62 – 5º Piso, Col. Juárez, México, D.F., CP 06600Tel. 57 05 21 61, 57 05 17 06, Fax 57 05 16 89
El ahorro de energía gen motores eléctricos es
trascendental en los programas p gde Eficiencia Energética.
Representan el 80% del consumo Industrial
Energía EléctricaEntranteEntrante
EntraPotenciaSalePotenciaEficiencia =
PérdidasEnergía MecánicaSaliente
EntraPotenciaSalePotenciaEficiencia =EntraPotencia
Comparativo de Eficiencia100
90
95
85
ncia
%
75
80
Efic
ie
70
75Estándar Alta Eficiencia Premium
651 3 5 10 15 20 30 50 75 100 150 200
HP
Información de 1000 motores diagnosticadosPotencia de
Distribución de Motores por Potencia Nominal180
Potencia de motor en HP Cantidad
3 29
5 122
7.5 121
122 121
157
138140
16010 157
15 138
20 117
25 52 122 121117
80
100
120
ro d
e M
otor
es
30 48
40 30
50 46
60 30
29
5248
30
46
30
44
3140
60
80
Núm
er
75 44
100 31
125 7
150 13
713 10
4 51 2 2
0
20
3 5 7.5 10 15 20 25 30 40 50 60 75 100 125 150 200 250 300 350 400 500
P t i d l M t HP
150 13
200 10
250 4
300 5
350 1 Potencia del Motor en HP350 1
400 2
500 2
Total 1009
D t i ió d l F t d CDeterminación del Factor de Carga
motordelplacadePotenciaentregadarealPotenciaaargCdeFactor =
medidascronassin RPMRPMaargcdeFactor −
placadecronassin
medidascronassin
RPMRPMaargcdeFactor
−=
placaPotenciamedidaPotenciaaargCdeFactor =
%100aleficienciaplacaPotencia
Relación Factor de Carga vs. EficienciaFactor de Carga y Eficiencia en Motores Estándar
100
90
%
70
80
e Po
tenc
ia %
5 HP10 HP
60
Fact
or d 10 HP
15 HP20 HP25 HP
40
50 30 HP40 HP50 HP
4025% 50% 75% 100%
Factor de Carga
Factor de Carga de los motores estudiados
Nú d M t ú F t d CRango Factor de Carga No. De Motores % sobre el Total
menor al 40% 292 28.94%del 40% al 50% 126 12.49%
Número de Motores según Factor de Carga
292300
350
del 50% al 55% 69 6.84%del 55% al 60% 63 6.24%del 60% al 65% 58 5.75%del 65% al 70% 49 4.86%del 70% al 75% 71 7.04%
250
300
del 75% al 80% 80 7.93%del 80% al 85% 44 4.36%del 85% al 90% 41 4.06%del 90% al 95% 32 3.17%del 95% al 100% 30 2.97%
126150
200
En sobre carga > 100% 54 5.35%TOTAL 1009 100%
69 63 5849
7180
44 4132 30
5450
100
30
0
al 4
0%
al 5
0%
al 5
5%
al 6
0%
al 6
5%
al 7
0%
al 7
5%
al 8
0%
al 8
5%
al 9
0%
al 9
5%
100
%
arga
>%
men
or a
del 4
0% a
del 5
0% a
del 5
5% a
del 6
0% a
del 6
5% a
del 7
0% a
del 7
5% a
del 8
0% a
del 8
5% a
del 9
0% a
del 9
5% a
l
En s
obre
c10
0 %
Resumen
41% con factor de carga menor al 50%;41%, con factor de carga menor al 50%;
24% trabaja entre el 50 y 70%
19% entre 70 y 85% de carga(rango de mayor eficiencia) ( g y )
16% opera con sobrecarga y con riesgo a la averíaavería.
Causas más comunesCausas más comunes1. La maquinaria original puede producir diversos tipos de producto, pero
se especializa en un grupo.2. Se prefriere mayor capacidad para asegurar cumplir con las2. Se prefriere mayor capacidad para asegurar cumplir con las
condiciones esperadas de trabajo.3. Casi nunca se hace una evaluación de la potencia requerida.4. Se deja la selección de equipos a vendedores que no aplican los
it i d fi i i éticriterios de eficiencia energética, 5. Pocas empresas contratan empresas de ingeniería.6. Cuando se avería un equipo el reemplazo adecuado no esta disponible
y se instala un motor de mayor potencia.y se instala un motor de mayor potencia.7. Las condiciones de producción cambian, pero no se cambian los
motores.8. Se desprecia el costo de operación, no dando importancia al ahorro de
energíaenergía.9. El personal no determina la carga requerida y selecciona un motor más
grande que el necesario.
10. Se consideran futuros incrementos en la producción.
Id ifi ió d l i l dIdentificación del potencial de ahorro de energía en la industria.
Sector / Región Noroeste Norte Occidente Centro Sureste L y F Promedio Comercios /Servicios. 34.41% 26.79% 47.83% 34.15% 32.43% 38.27% 35.6% Doméstico 66 28% 63 37% 66 67% 60 42% 78 57% 60 33% 65 9%Doméstico 66.28% 63.37% 66.67% 60.42% 78.57% 60.33% 65.9%Industrias 77.94% 33.82% 69.23% 47.59% 68.75% 44.34% 56.9% Agrícola 4.76% 29.27% 13.04% 0.00% 11.77% 0.00% 9.8% Servi. Municipales 87.50% 33.33% 83.33% 61.54% 69.23% 35.90% 61.8%
Encuestas realizadas entre otros a 5000 industrias
Medidas más aplicadas en laMedidas más aplicadas en la industria
%Ranking Tipo de medida % de Aplicación
1 Redistribución de cargas en transformadores 4.2% 2 Instalación de bancos de capacitores en subestaciones 3.8%
3 Sustituir lámparas fluorescentes por otras lineales (T-8) de mayor eficiencia 3.5%
4 Instalación de apagadores individuales para controlar áreas 3.5%
5 Sustitución de focos incandescentes por lámparas fluorescentes compactas 3.1%
6 Corrigiendo el desbalanceo de fases en equipos finales 3 1%6 Corrigiendo el desbalanceo de fases en equipos finales 3.1%7 Disminución o eliminación de fugas en aire comprimido 2.9% 8 Sustitución de balastros convencionales por balastros ahorradores 2.7% 9 Instalar motores eléctricos de alta eficiencia en bombas 2.6% 10 Instalar motores eléctricos de alta eficiencia en los compresores 2.3%11 Instalar motores de alta eficiencia en los compresores 2.3%
Encuestas realizadas entre otros a 5000 industrias
La sustitución de motores NO es la medida másLa sustitución de motores NO es la medida más aplicada en la Industria.
Puede suponerse sin equivoco
Que el 90% de las industrias no ha realizado un programa formal de sustitución
Usuarios del Sector Eléctrico Mexicano
Sector 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2010
Doméstico 18,740,450 24,614,553 25,483,844 21,304,458 22,271,174 23,201,246 24,508,480
Comercial 2 217 731 2 966 136 3 056 275 2 467 467 2 573 144 2 650 614 2 780 000Comercial 2,217,731 2,966,136 3,056,275 2,467,467 2,573,144 2,650,614 2,780,000
Servicios 141,598 151,646 157,849 160,745 158,110 163,962 172,360
Agrícola 100,411 104,743 107,024 108,927 111,207 113,584 116,760
Mediana ind. 137,679 164,808 180,480 181,410 196,565 208,568 221,658
Gran Industria 554 640 661 653 683 698 742
Total 21,338,423 28,002,526 28,986,133 24,223,660 25,310,883 26,338,672 27,800,000
Año 2010 estimado con información de CFEAño 2010 estimado con información de CFE
Opciones de Sustitución
• Motores de AE de menor tamaño. Cuando el motor estándar esta trabajando con bajo factor de carga.
• Aplicación de Motores de AE mismo tamaño. Cuando el motor estándar esta trabajando con un factor de carga entre 60 y 90%.g y
• Aplicación de Motores de AE de mayor tamaño. Cuando el motor estándar esta trabajando con un jfactor de carga mayor al 95%.
Comparativo entre Estándar y AE
95%
20 Hp AE30 Hp AE40 Hp AE
90%30 HP Std 40 Hp Std
85%
Efic
ienc
ia 20 Hp Std
80%
Std: Motor Estándar75%
Factor de carga
AE: Motor de Alta Eficiencia
70%25% 50% 75% 100%
A áli i d CAnálisis de Casos
Empresa Pequeña con Tarifa 3Empresa Pequeña con Tarifa 3
Empresa Mediana con Tarifa OM
Empresa Grande con Tarifa HM
Empresa Muy Grande con Tarifa HS
En todos los casos se analizara la sustitución deEn todos los casos se analizara la sustitución de un motor estándar de potencia típica porotros de Alta Eficiencia y de Eficiencia Premium
E P ñ T if 3Empresa Pequeña con Tarifa 3Cambio de un Motor de 3 HP
1 Turno de trabajo diario 2 Turnos de trabajo diario 3 Turnos de trabajo diarioResumen Industria
Pequeña 3HPAlta
Eficiencia Premium Alta Eficiencia Premium Alta Eficiencia Premium
Horas de Operación al mes 176 176 352 352 624 624Ahorro en Potencia kW 0.25 0.31 0.25 0.31 0.25 0.31Ahorro en Consumo kWh/mes 44 54 88 109 156 194Ahorro Económico anual $1,386.48 $1,709.73 $2,133.60 $2,643.63 $3,288.24 $4,086.93Inversión $3,150 $4,032 $3,150 $4,032 $3,150 $4,032Tiempo de Retorno 2.27 2.36 1.48 1.53 0.96 0.99Tasa interna Rrentabilidad TIR% 43% 41% 67% 65% 104% 101%
Precio del kW = $213.12
Precio del kWh = $1 415Precio del kWh $1.415
E M di T if OMEmpresa Mediana con Tarifa OMCambio de un Motor de 10 HP
1 Turno de trabajo diario 2 Turnos de trabajo diario 3 Turnos de trabajo diarioResumen Industria Mediana 10
HPAlta
Eficiencia Premium Alta Eficiencia Premium Alta Eficiencia Premium
Horas de Operación al mes 352 352 520 520 720 720Horas de Operación al mes 352 352 520 520 720 720Ahorro en Potencia kW 0.49 0.58 0.49 0.58 0.49 0.58Ahorro en Consumo kWh/mes 173 205 255 302 353 418Ahorro Económico anual $3,262.02 $3,864.28 $4,398.54 $5,208.70 $5,756.82 $6,816.46Inversión $8,750 $11,200 $8,750 $11,200 $8,750 $11,200Tiempo de Retorno 2.68 2.9 1.99 2.15 1.52 1.64Tasa interna de Rrentabilidad TIR% 35% 32% 49% 45% 65% 60%
Precio del kW = $146.98
Precio del kWh = $1 155Precio del kWh $1.155
E G d T if HMEmpresa Grande con Tarifa HMCambio de un Motor de 50 HP
2 Turnos de trabajo diario 3 Turnos de trabajo diarioResumen Industria Grande 50
HPAlta
Eficiencia Premium Alta Eficiencia Premium
Horas de Operación al mes 520 520 720 720Horas de Operación al mes 520 520 720 720Ahorro en Potencia kW 1.8 2.27 1.8 2.27Ahorro en Consumo kWh/mes 936 1180 1296 1634Ahorro Económico anual $16,434.58 $20,720.28 $21,424.18 $27,012.72I ió $31 250 $38 750 $31 250 $38 750Inversión $31,250 $38,750 $31,250 $38,750Tiempo de Retorno 1.9 1.87 1.46 1.43Tasa interna de Rrentabilidad TIR% 52% 53% 68% 69%
Precio del kW = $160.26Precio de kWh Punta = $1.7765
Precio del kWh Intermedio = $1 0147Precio del kWh Intermedio $1.0147Precio del kWh Base = $0.8482
E M G d T if HSEmpresa Muy Grande con Tarifa HSCambio de un Motor de 100 HP
2 Turnos de trabajo diario 3 Turnos de trabajo diarioResumen Industria Gran
Industria 100 HPAlta
Eficiencia Premium Alta Eficiencia Premium
Horas de Operación al mes 520 520 720 720Ahorro en Potencia kW 3.04 3.62 3.04 3.62Ahorro en Consumo kWh/mes 1581 1883 2189 2607Ahorro Económico anual $24 752 13 $29 479 35 $32 777 73 $39 036 15Ahorro Económico anual $24,752.13 $29,479.35 $32,777.73 $39,036.15Inversión $60,625 $71,625 $60,625 $71,625Tiempo de Retorno 2.45 2.43 1.85 1.83Tasa interna de Rrentabilidad TIR% 39% 40% 53% 54%
Precio del kW = $106.44Precio de kWh Punta = $ 2.0083
Precio del kWh Intermedio = $0 9470Precio del kWh Intermedio $0.9470Precio del kWh Base = $0.8051
R lt dResultadosEn todos los casos el tiempo de retorno
es menor a 3 añosSobretodo para empresas medianas y pequeñas
Las tasas de rentabilidad fluctúan entre 32% y 105%32% y 105%
Es mas rentable para empresas pequeñas
Para las grandes ind strias la TIRPara las grandes industrias la TIR se ubica entre 39 y 70%También es muy rentableTambién es muy rentable
R lt dResultadosEn México
Tasas Pasivas menores al 6%
Tasas ActivasCréditos Hipotecarios < 18%Créditos Productivos < 25%Créditos Productivos < 25%Tarjetas de Crédito < 66%FIDE < 10%
Las de la sustitución de motores fluctúan entre 32% y 105%32% y 105%
Tasas Activas según la Cámara de DiputadosEs muy buen negocio ahorrar energíay g g
Las de la sustitución de motores entre 32% y 105%
El Negocio mejora sustancialmente si g jse utiliza un financiamiento del FIDE
La empresa decidió sustituir 20 motores de eficiencia estándar
Resumen del Proyecto
Resumen de ahorros por sustitución de MotoresAhorro Demanda kW 65Ahorro Consumo kWh/año 402,000Ahorro Económico Anual $454,700
Inversión $1 330 000Inversión $1,330,000
Tiempo de Recuperación años 2.93Tasa Interna de Rentabilidad 32%Tasa Interna de Rentabilidad 32%
Beneficios de la sustituciónBeneficios de la sustitución
Ahorro de energía y menor contaminación al ambiente.
Renovación de motores antiguos con 20 años más.
Modernización Tecnológicag
Confiabilidad y Productividad,
Menores gastos de MantenimientoMenores gastos de Mantenimiento
El tiempo de recuperación menor a 3 años es muy bueno tomando en consideración que la vida útil de motores será de 20 años.
La tasa de rentabilidad del 32%, vs 7% los mejores de esquemas inversióninversión
Oportunidad de FinanciamientoOportunidad de Financiamiento de parte de FIDE
• El FIDE puede financiar este proyecto, con una tasa de interés fija, muy baja j , y jdel orden del 10%.
• El préstamo por el total de la inversión requerida será recuperado en 12 pagosrequerida será recuperado en 12 pagos trimestrales.
Flujo de Efectivo Financiamiento FIDETrimestre Financiamiento
FIDE Pago Ahorro Flujo de Efectivo
Es un negocio redondo para la industria que ha
FIDE Efectivo0 $1,330,000 $0 0 $01 $0 $129,658 $113,675 -$15,9832 $0 $129,658 $113,675 -$15,9833 $0 $129,658 $113,675 -$15,9834 $0 $129,658 $113,675 -$15,983 industria que ha
decido ahorrar energía,
$ $ , $ , $ ,5 $0 $129,658 $113,675 -$15,9836 $0 $129,658 $113,675 -$15,9837 $0 $129,658 $113,675 -$15,9838 $0 $129,658 $113,675 -$15,9839 $0 $129,658 $113,675 -$15,983
En lugar $1,330,000 paga
, , ,10 $0 $129,658 $113,675 -$15,98311 $0 $129,658 $113,675 -$15,98312 $0 $129,658 $113,675 -$15,98313 $0 $0 $454,700 $454,70014 $0 $0 $454,700 $454,700 p g
en realidad 12 pagos de casi
16 000
15 $0 $0 $454,700 $454,70016 $0 $0 $454,700 $454,70017 $0 $0 $454,700 $454,70018 $0 $0 $454,700 $454,70019 $0 $0 $454,700 $454,700 16,000.20 $0 $0 $454,700 $454,700
Los Resultados se notan con claridadLos Resultados se notan con claridad
Sustitución de 48 motores por Sustitución de 48 motores por t d Efi i i P it d Efi i i P iotros de Eficiencia Premiumotros de Eficiencia PremiumEn el Estado de DurangoEn el Estado de Durango
No de Motores sustituidos 48
Ahorros obtenidos Ahorros obtenidosDemanda kW 121
Consumo kWh/año 456,475E ó i $/ ñ $637 294 32Económico $/año $637,294.32
Inversión $1,872,020.00Período de Recuperación
Años 2.9Años
Ejemplo de ResultadosEjemplo de Resultados
Feche terminación
ConclusionesLa diferencia entre los motores eléctricos de eficiencia estándar y los de
alta eficiencia o Premium es significativa entre un 4 y 10%.
E l i d t i l d t lé t i l t i d t i lEn el parque industrial de motores eléctricos en el sector industrial predominan los de potencia entre 5 y 20 HP.
La gran mayoría de motores eléctricos están sobredimensionados.
Según las estadísticas disponibles menos del 10% del sector industrial aplica la sustitución de motores eléctricos como medida para reducir sus consumos energéticos.
Existe un panorama amplio para impulsar la sustitución de motores estándar por motores de alta eficiencia.
Los proyectos de sustitución de motores eléctricos son importantes, son económicamente rentables, generando periodos de recuperación menores a 3 años y tasas de rentabilidad mayores al 30%.
El FIDE proporciona el financiamiento necesario para que las empresas realicen este tipo de proyectos de sustitución de motores eléctricos
