Importancia del acomodo de carga en la industria: Un estudio de caso

Abstract

La electricidad es un servicio público, que está disponible todo el tiempo, en la mayoría de los lugares y que presenta una amplia gama de aplicaciones. Como esta no puede ser almacenada a gran escala, es generada en el mismo momento y en la misma cantidad que es consumida y tiene que ser transmitida instantáneamente desde la generación hasta los consumidores a través de líneas de transmisión. Producto de estas características especiales, el sistema eléctrico tiene que estar diseñado para suplir la demanda máxima esperada. Además, dependiendo del tipo de plantas que se encuentren en operación en los distintos momentos del día, la eficiencia de la producción y el costo del combustible quemado en las plantas térmicas puede cambiar significativamente.
En todos los procesos industriales, los esfuerzos se hacen constantes para lograr una mejora continua en la relación que existe entre la calidad del servicio o del proceso y el costo de producción, tratando de minimizar estos últimos. Sin embargo, en cuanto a la reducción de costos, se presta poca atención a los costos de la energía o de electricidad, ya sea por su impacto relativamente menor comparado con los costos totales.
El conjunto de opciones disponibles para procesar la gestión de carga en la industria incluye entre sus principales actividades la reprogramación de procesos, almacenamiento de energía, uso de generación de respaldo, automatización entre otros. La importancia de un buen acomodo de carga deviene en un aspecto técnico-económico, que se trata al paso de la monografía.

Full text

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Título:
Importancia del acomodo de carga en la
industria: Un estudio de caso.
Autores:
MSc. Ing. Maykop Pérez Martínez. https://orcid.org/0000-0003-3073-1675
Ing. Dailen Garcia del Sol.
Ing. Ernesto Díaz Alfonso.
La Habana
Agosto de 2020.
ISBN: 978-959-261-604-2

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Índice.
Introducción. ................................................................................................................. 4
1-.Generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica. .................................. 5
1.1-. Características y aspectos de importancia de los Sistemas Eléctricos de Potencia.
.................................................................................................................................. 5
1.1.1-. Generación. ................................................................................................. 6
1.1.2-. Transmisión. ............................................................................................... 6
1.1.3-. Subtransmisión ........................................................................................... 6
1.1.4-. Distribución ................................................................................................ 6
2-. Sistema de distribución industrial. ............................................................................ 7
2.1-. Costos de la energía eléctrica. ............................................................................ 8
3-.Gestión de carga. .................................................................................................... 10
3.1-. Acciones para lograr la gestión de la carga: ..................................................... 10
3.2-.Planificación de la producción. ......................................................................... 11
3.2.1-. Curva de Carga Diaria. .............................................................................. 12
3.2.2-. Capacidad de carga conectada. .................................................................. 15
3.2.3-. Diagrama de flujo de producción............................................................... 15
3.2.4-. Análisis y estudio de carga. ....................................................................... 16
3.2.5-.Aspectos a tener en cuenta para realizar un acomodo de carga.................... 21
3.3-.Almacenamiento de energía. ............................................................................. 25
3.3.1-.Almacenamiento Térmico. ......................................................................... 27
3.3.1.1-.Calor sensible. ..................................................................................... 28
3.3.1.2-.Calor latente. ....................................................................................... 28
3.3.1.3-.Almacenamiento subterráneo de energía térmica (ASET). ................... 29
3.3.2-.Aplicaciones. ............................................................................................. 29
3.3.3-.Resumen de características. ........................................................................ 30
3.4-.Eficiencia energética. ....................................................................................... 30
3.4.1-. Gestión de la energía. ................................................................................ 30
3.4.2-. Eficiencia Energética. ............................................................................... 31
3.4.4-.Beneficios del ahorro de energía y la eficiencia energética en la industria. . 33
3.4.5-. Ahorro y eficiencia energética en sistemas eléctricos industriales. ............. 34
3.5-.Corrección del factor de potencia...................................................................... 34
3.5.1-. factor de potencia. ..................................................................................... 34

3
3.5.2-.Consecuencias de un bajo factor de potencia. ............................................. 36
3.5.3-. Vías para mejorar el factor de potencia industrial. ..................................... 37
3.6-.Gestión de la energía en diferentes tipos de industrias....................................... 39
3.6.1-.Industrias metalúrgicas............................................................................... 40
3.6.2-.Industrias de electrólisis. ............................................................................ 40
3.6.3-.Industria de tecnología con gas. ................................................................. 40
3.6.4-.Industria del cemento. ................................................................................ 41
3.6.5-.Industrias con Equipo de mezcla de concreto, procesamiento de mármol,
piedras, grava y otros edificios y materiales de obras públicas. ............................. 41
3.6.6-.Industrias de refrigeración. ......................................................................... 42
3.6.7-.Industrias de fabricación del plástico. ......................................................... 42
3.7-.Estudio de caso: Empresa de Pintura Vitrales San José......................................... 43
3.8- Referencia. ........................................................................................................... 53
3.9- Bilbliografía. ........................................................................................................ 54

4
Introducción.
La electricidad es un servicio público, que está disponible todo el tiempo, en la mayoría
de los lugares y que presenta una amplia gama de aplicaciones. Como esta no puede ser
almacenada a gran escala, es generada en el mismo momento y en la misma cantidad
que es consumida y tiene que ser transmitida instantáneamente desde la generación
hasta los consumidores a través de líneas de transmisión. Producto de estas
características especiales, el sistema eléctrico tiene que estar diseñado para suplir la
demanda máxima esperada. Además, dependiendo del tipo de plantas que se encuentren
en operación en los distintos momentos del día, la eficiencia de la producción y el costo
del combustible quemado en las plantas térmicas puede cambiar significativamente.
En todos los procesos industriales, los esfuerzos se hacen constantes para lograr una
mejora continua en la relación que existe entre la calidad del servicio o del proceso y el
costo de producción, tratando de minimizar estos últimos. Sin embargo, en cuanto a la
reducción de costos, se presta poca atención a los costos de la energía o de electricidad,
ya sea por su impacto relativamente menor comparado con los costos totales.
El conjunto de opciones disponibles para procesar la gestión de carga en la industria
incluye entre sus principales actividades la reprogramación de procesos,
almacenamiento de energía, uso de generación de respaldo, automatización entre otros.
La importancia de un buen acomodo de carga deviene en un aspecto técnico-económico,
que se trata al paso de la monografía.

5
1-.Generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica.
1.1-. Características y aspectos de importancia de los Sistemas Eléctricos de
Potencia.
Los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP), son los encargados de llevar la energía
eléctrica con la calidad requerida a todos los consumidores ya sean residencial o
industrial, el Sistema Electroenergético Cubano como cualquier sistema eléctrico puede
considerarse distribuido de la siguiente manera: generación, transmisión,
subtransmisión y distribución, como se muestra en la figura 1, esta última dividida en
distribución primaria y distribución secundaria, el cual debe ser diseñado para suplir la
demanda máxima esperada.
- Figura 1. Sistema Eléctrico de Potencia: generación, transmisión, subtransmisión y
distribución. [1]

6
1.1.1-. Generación.
La generación de energía eléctrica es el primer eslabón que compone el sistema
electroenergético, impulsado por las plantas de generación, por ende, es aquí en donde
se produce la energía que se lleva hasta los consumidores. En Cuba, la mayor cantidad
de energía se genera a partir de plantas térmicas que cubren la mayor parte de la
demanda, además de plantas para la generación distribuida que suplen los picos y se
mantiene la política de implementación de fuentes renovables de energía, es decir,
obtención de energía eléctrica a partir de turbinas eólicas, paneles solares, biomasa,
hidroeléctricas, etc. Energía limpia, que evita los consumos de combustibles fósiles y
emisiones de gases tóxicos a la atmósfera.
1.1.2-. Transmisión.
Se conoce como transmisión a la interconexión entre las plantas generadoras por medio
de conductores, en los que se encuentran las tensiones más altas del sistema, hasta las
subestaciones eléctricas. En Cuba estas líneas operan a 110 kV y 220kV [2]. La
transmisión se debe realizar a las tensiones más elevadas posibles con el propósito de
incrementar la máxima transferencia y minimizar las pérdidas. Aunque esto depende de
los límites de las posibilidades tecnológicas y los costos económicos asociados [3].
1.1.3-. Subtransmisión
La subtransmisión se alimenta de las estaciones generadoras o de las subestaciones de
transmisión. En Cuba la subtransmisión es generalmente a 34,5 kV. En la actualidad, es
común considerar la subtransmisión como una distribución más a un mayor nivel de
tensión [3].
1.1.4-. Distribución
Los circuitos de distribución son las mallas más finas de la red, o sea el último eslabón
en la cadena energética, existen dos niveles:
Distribución primaria: con tensiones que en Cuba están entre 2,4, 13,8 y 33 kV.
Distribución secundaria: con tensiones menores como 120/240, 120/208 V, etc. [3].
Los circuitos de distribución secundaria pueden ser monofásicos si parten de un
transformador aislado, o trifásicos si tienen su origen en un banco. Estos últimos pueden

7
ser bancos de tres transformadores, o de dos transformadores. El neutro del sistema
secundario es común con el del circuito primario, este neutro parte desde la red de tierra
de la subestación de distribución y se extiende por todo el circuito.
2-. Sistema de distribución industrial.
Comprende a los grandes consumidores de energía eléctrica, tales como las industrias
del acero, químicas, petróleo, papel, etc., que generalmente reciben el suministro
eléctrico en alta tensión. Es frecuente que la industria genere parte de su demanda de
energía eléctrica mediante procesos a vapor, gas o diesel [4].
El costo total de la energía eléctrica que llega a cada uno de los consumidores tiene en
cuenta el costo de producción o generación, de transmisión o transporte y distribución
de dicha energía, por ejemplo, cuando se habla del costo de producción se tiene en
cuenta el costo del combustible, el costo de mantenimiento etc. Debido a que la energía
eléctrica generada es igual a la demandada en cada instante de acuerdo con la ley de
conservación de la energía.
(
) (1.1)
Dónde:

 Sumatoria de las potencias generadas.
 Sumatoria de las potencias consumidas.
Esta no se puede almacenar a gran escala para poder entregarla en determinado periodo
de tiempo es de vital importancia que el Sistema Eléctrico de Potencia (SEP) sea lo más
eficiente posible, pudiéndose lograr dicho objetivo si la demanda de energía es
constante o con pequeñas variaciones evitando grandes diferencias, El sistema eléctrico
de Potencia debe ser diseñado para suplir la demanda máxima esperada, el
comportamiento de la demanda durante las 24 horas del día se conoce como curva
cronológica de carga diaria, como se muestra en la figura 2.

8
Figura 2. Curva de carga diaria. [5]
2.1-. Costos de la energía eléctrica.
Un aspecto muy importante a considerar es como resulta eficaz la gestión de la carga
eléctrica y como esto puede llegar a reducir costos, y por ende, influir en el precio, y lo
que este puede significar para la generación, transmisión y distribución de la energía
hasta llegar al propio consumidor. Por lo que es importante tener en cuenta los
siguientes hechos:
 La generación de energía eléctrica de corta duración o generación distribuida
para satisfacer la demanda máxima es mucho más costosa, ya que requiere una
planta que pueda reaccionar de forma rápida a los patrones cambiantes de la
demanda.
 una planta cuya generación satisface la demanda pico contribuye a un alto costo
marginal de la energía eléctrica que se consume en el período del pico.
 La demanda de la industria que coincide con la demanda máxima del sistema, se
considera la más costosa. Además, la demanda de la industria que coincide con
la demanda máxima en varios niveles de la red determina los niveles de
capacidad de la generación y por ende, determina el elemento de los cargos de
electricidad relacionados con transmisión y distribución. Si la industria como
cliente, puede reducir su demanda coincidente con la demanda máxima del
sistema y reducir los requisitos de capacidad de la red (demanda nominal), lo

9
que reduce los cargos totales de electricidad al evidenciar un ahorro de los
costos para la generación y distribución.
 La demanda de un cliente individual se agrega a otros consumos para crear así,
patrones de demandas en varios niveles de la red. En última instancia, la
demanda del cliente contribuye a la demanda total del sistema vista desde la
generación [1].
El control de la demanda que coincide con la demanda máxima del SEP puede generar
ahorros de generación y consumo. Los ahorros que la industria como cliente y
consumidor sea capaz de lograr deben compensar el costo de lograr el control de la
carga. Este control se efectúa mediante la programación de la producción, el control
avanzado y el uso de medios de almacenamiento de energía, desde el punto de vista de
la industria. Los ahorros se realizan a través de los elementos principales de los costos:
1- Los costos de generación son reflejados en la demanda máxima o en el elemento
de costo de energía, lo que se entiende por la contribución de la demanda de los
consumidores hacia la capacidad de generación en varios momentos del día.
2- Los costos de transmisión, que comprenden alta tensión y costos de red de todo
el sistema, se reflejan en el uso de la transmisión de elementos del sistema, los
que a menudo son expresados en términos de demanda máxima coincidentes con
la demanda pico del sistema, lo que quiere decir, la contribución que la demanda
de los consumidores hace a la capacidad requerida de la transmisión del sistema.
3- Los costos de distribución, que comprenden menor nivel de tensión y costos de
la red local, se refleja en el uso de la distribución del sistema, ya sea como tarifa,
como demanda contratada o como carga de demanda máxima, es decir, la
contribución que la demanda de los consumidores hace a la capacidad requerida
de la distribución de la red del sistema.
Además de los costos que se mencionaron anteriormente, los consumidores que exigen
una nueva conexión o una expansión de las que ya existen evidencian un aumento de la
capacidad que contribuye a los costos directos del refuerzo del sistema de distribución.
Es importante tener en cuenta que, mientras que los costos asociados con la demanda de
energía se cobran en el momento del uso, lo que quiere decir, la contribución de la
demanda en un momento particular del día, la demanda máxima y la demanda coinciden
entonces, con la demanda máxima de transmisión. Esto se refiere a los activos fijos de

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distribución que deben dimensionarse para suplir y satisfacer esa demanda. Los costos
siempre se hacen menores buscando la mayor utilización de los activos fijos, es decir,
extendiendo la demanda total lo más uniforme posible, para de esta manera, reducir el
requisito de capacidad máxima.
3-.Gestión de carga.
Las acciones que se llevan a cabo para hacer un cambio en el perfil de carga con el
objetivo de conseguir reducir una carga pico del sistema, se conoce como gestión de la
carga eléctrica. Y claramente, el objetivo es que la carga total del sistema se comporte
lo más uniforme posible.
Si el consumidor llega a reducir la demanda pico del sistema, reduce entonces los
requerimientos de la capacidad de la red y con ello, el total de cargas, ahorrando a su
vez costes de generación.
3.1-. Acciones para lograr la gestión de la carga:
Algunos ejemplos de gestión de carga que pueden considerarse para un escenario
industrial son los siguientes:
 Planificación de la producción: Conocida como acomodo de cargas, Consiste
en la planificación de los procesos productivos que tienen lugar en la industria,
de esta manera se evita que las cargas se conecten simultáneamente al sistema.
Dentro de esta medida quedan implementadas la reorganización de los turnos de
trabajo y la automatización de los procesos, de esta manera, se previene la
entrada simultánea del funcionamiento de los equipos que consumen más
energía.
 Almacenamiento de energía: consiste en la instalación de dispositivos de
almacenamiento de energía eléctrica, frío o calor de tal forma que estas
necesidades sean cubiertas antes de entrar en instante de tiempo en que
comienza el consumo en el horario pico.
 Eficiencia energética: consiste en la introducción de medidas que representan
un beneficio a la eficiencia energética principalmente enfocada en el momento
de consumo pico y de esta forma, reducir los kVA de consumo.
 Corrección de factor de potencia: esta medida es importante, ya que si no se
actúa sobre el factor de potencia es muy probable que tengamos problemas en la

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industria ya que, el trasformador puede encontrarse trabajando un 10% por
encima de su potencia activa real.
3.2-.Planificación de la producción.
El propósito fundamental del reordenamiento de la carga es lograr que la Curva de
Carga Diaria sea lo más plana posible, es decir, lograr que la diferencia entre los picos y
los valles no tenga valores muy grandes. Tanto desde la generación como el lado de la
demanda tienen muchas ventajas que lograr al practicar el reacomodo de la carga o el
reacomodo de carga. El reacomodo de carga evita la necesidad de aumentar el
transformador, la sección transversal de los conductores, la capacidad de los
generadores, los interruptores, las protecciones y todos los elementos del sistema. El
perfil de carga en la mayoría de estos casos es más eficiente, controlando los picos. Es
ambientalmente más aceptable, debido al uso efectivo de los recursos, pues al tener que
generar menos cantidad de potencia, esto se ve reflejado una reducción de la utilización
de combustibles fósiles y, por tanto, menor desprendimiento de gases contaminantes a
la atmósfera, además reducción del impacto económico que generan todas las ventajas
expuestas anteriormente.
Los beneficios que brinda la gestión de carga son muchos, como los mencionados
anteriormente. Contribuye, además, al uso eficiente de las inversiones relacionadas con
la generación y transmisión de la electricidad. Estos beneficios pueden ser logrados
tanto de lado la generación como por el lado de la demanda. Sin embargo, el enfoque de
las acciones tomadas y las razones para la realización de esta gestión son algo diferente
entre ambos lados. Mediante la gestión coordinada de la carga, que representan todas
aquellas actividades realizadas con respecto al sistema en general, es posible evitar el
inicio de una planta de producción innecesariamente. Esto representa al mismo tiempo,
beneficios ambientales. Pero, si el control de carga no es coordinado entre la generación
y la demanda, las medidas tomadas por los consumidores para reducir los costos de la
demanda de energía pueden conducir a una suboptimización del sistema en general. En
este caso que mencionamos, los ingresos para el consumidor o cliente que ha tomado
esta medida podrían resultar mucho más altos que los costos reducidos para la
transmisión y la generación. Este es el caso en el que la reducción elaborada por el
consumidor alcanza su valor máximo durante las horas en la que la capacidad está
disponible en la planta de producción y en la red de distribución. Si el control de la
carga aumenta en valores grandes, sin la existencia de una coordinación entre la

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generación y la transmisión, el efecto de los sistemas pequeños o casi inexistentes que
resulta, puede desequilibrar el equilibrio que existe entre costos vs ingresos de la
generación. Esto va a conducir a un ajuste, en la mayoría de los casos a un aumento de
la tarifa para compensar el margen perdido, lo que plantea la aparición de un problema
de equidad, ya que los clientes sin gestión de carga subvencionarán y afectarán de forma
cruzada a quienes hayan modulado incorrectamente su curva de carga. Los
consumidores reaccionan principalmente al recortar solo los picos más grandes ms
estrechos de sus curvas. Esto implica, claro está, ganancias de carácter importante con
poco esfuerzo, ya que las cargas que presentan una corta duración son las más fáciles de
controlar. Esta característica de corta duración hace que sea casi imposibles tener una
coincidencia inevitable entre las reducciones de cargas individuales, particularmente si
el período de demanda pico dura varias horas. Lo que se obtiene como resultado es un
efecto del sistema muchísimo más bajo que las sumas de las reducciones de carga de un
solo consumidor, entonces, con un impacto mínimo en los costos de suministro.
3.2.1-. Curva de Carga Diaria.
La Curva de Carga Diaria es la representación gráfica de la forma en que la instalación
consumidora hace uso de sus equipos eléctricos en un determinado intervalo de tiempo.
La Curva varía en dependencia de la carga, la que puede ser residencial o industrial, esta
última dependiendo del régimen de producción o trabajo que se realice en el lugar, la
figura 3 muestra a) Curva Cronológica de Carga Diaria en un día no festivo de un
circuito donde predomina la carga residencial, b) Curva Cronológica de Carga Diaria de
una industria con un turno de trabajo y c) Curva Cronológica de Carga Diaria de una
industria con producción continua. Podemos decir entonces, que la Curva de Carga
Diaria de una Industria es la representación de la demanda contratada consumida
durante un intervalo de tiempo (generalmente 24 horas).En estas curvas se aprecian la
existencia de picos de demanda, intervalos de tiempo en los que la demanda de energía
es máxima dentro de la instalación [6].

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Figura 3(a). Curva Cronológica de Carga Diaria en un día no festivo de un circuito donde
predomina la carga residencial. (fuente: [7])
Figura 3(b). Curva Cronológica de Carga Diaria de una industria con un turno de trabajo. (fuente:
[7])
Figura 3(c). Curva Cronológica de Carga Diaria de una industria con producción continua.
(fuente: [7])
En la figura 3 se puede apreciar claramente la diferencia entre las características del
comportamiento de la demanda consumida por una industria y la consumida por una
vivienda. En la curva donde predomina la carga residencial, se aprecian dos

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incrementos, uno de ellos y más importante, el producido entre las 19:00 y 21:00 horas
llamado pico residencial, donde aparece la máxima demanda. Mientras que, en las
curvas de las industrias, en la primera, en la que se analiza un turno, se observan dos
picos; uno a la hora del almuerzo y el otro a las 4:00 pm, no así en una industria donde
la producción es continua en la que la curva permanece casi plana.
El análisis de las curvas de cargas diarias es el primer paso hacia la implementación de
la gestión de la carga. Este análisis puede incluir las siguientes actividades:
1- Definición de los objetos de la curva de carga. Desde el punto de visto del
cliente, una curva "plana" no es necesariamente la mejor solución, ya que en
muchas ocasiones esto no se logra en la industria. Es posible que se desee
reducir la carga durante el pico para aumentarla fuera de este.
2- Consulta de las facturas de electricidad emitidas por mes para determinar si
existen opciones de gestión de carga, y de ser así, durante que períodos de
tiempo se puede realizar.
3- Registro de la curva de carga total en los días en los que se va a realizar el
control. Tener en cuenta las contingencias (efectos no deseados) que de
forma ocasional pueden afectar la demanda total de energía, es
recomendable tomar mediciones de varias semanas. De esta manera, será
posible identificar aspectos claves como: el tiempo, la magnitud y la
duración de la carga. Esto proporciona una indicación a temprana escala de
la probabilidad de éxito en la gestión de carga.
4- Análisis técnico de la viabilidad que representa la gestión de carga. Para
asegurarse de que no existan ciertas restricciones para interrumpir o
reprogramar las cargas, teniendo en cuenta: seguridad de las operaciones,
calidad y cantidad de producción, preservación de la integridad del equipo e
interacciones mutuas con otras instalaciones en el proceso de producción. De
este análisis, se pueden identificar operaciones que no pueden ser
interrumpidas.
5- Análisis de las operaciones que pueden ser controladas que, por su valor y el
momento en el que se consumen pueden considerarse las principales
contribuyentes de la carga a controlar. Para cumplir este objetivo, y siempre
que sea posible, es útil registrar las operaciones principales de las curvas de
carga que coinciden con la medida total de la curva de carga. Esto permitirá

15
determinar la cantidad de reducción de carga, que se puede lograr mediante
la interrupción o aplazamiento de cada operación.
6- Definición de la estrategia de gestión de carga que da como resultado una
curva de carga lo más cercana posible a la deseada sin comprometer el
rendimiento de la producción.
3.2.2-. Capacidad de carga conectada.
Se entiende por carga conectada, toda aquella que esté en disposición de recibir la
energía correspondiente o instalada con este fin para el funcionamiento del equipo o
alumbrado.
En este aspecto se relacionarán todas las cargas de fuerza y alumbrado de que se
dispongan de acuerdo con los datos de chapa de los equipos en cuestión y teniendo en
cuenta que la carga de alumbrado debe relacionarse de acuerdo con el tipo o sea si es
LED, incandescente, fluorescente, mercurio u otras etc. [7]
3.2.3-. Diagrama de flujo de producción.
El diagrama de flujo de producción muestra esquemáticamente todos los pasos de
elaboración para la confección del producto o surtido de producción, además muestra
las operaciones de transporte, almacenaje, bombeo de líquidos, suministro a las
máquinas fabriles, etc. así como las operaciones combinadas del proceso de producción
de la industria.
De lo anterior se desprende la importancia del mismo, sin embargo, mucho más
importante resulta para nosotros el análisis y estudio exhaustivo del mismo, de tal forma
que nos permita tomar medidas y realizar cambios, innovaciones o modificaciones en el
ordenamiento del flujo (trasladando determinadas operaciones y aprovechando la
máxima productividad de los equipos), que contribuyan y materialicen e aumento de la
producción, ahorro de tiempo y de energía eléctrica fundamentalmente en las horas del
pico del Sistema Nacional o en los horarios de máxima demanda de la unidad.
Se debe destacar que de ser factible un cambio de operación que mejore el Factor de
Carga de la industria que da una idea de cómo se está aprovechando la capacidad
instalada y se define como muestra la expresión (1.2), este debe cuantificarse, o sea
debe reflejarse antes y después del cambio de operación de la relación entre la demanda
promedio y la máxima demanda de la industria. Sin duda alguna, este factor da una idea
de la configuración de la curva y de la cual se pretende aplanar mediante el estudio de

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acomodo de carga. Los cambios o modificaciones del flujo de producción, ya sean
parciales o locales, se deben presentar con la sección o secciones modificadas, anexadas
al diagrama original, ya que las mejoras en el flujo de producción se obtienen basadas
en previos estudios del ahorro de los tiempos y movimientos en los procesos de
elaboración. Se adjuntarán también los cálculos y análisis económicos que hayan sido
necesarios para el estudio del citado flujo de producción [7].
 
 

 
  (1.2)
Donde el Tiempo de Utilización de la Demanda Máxima (Tmáx), tiempo que tiene que
estar conectada la demanda máxima de un circuito durante un año para entragar la
misma energía que la carga real con todas sus variaciones. [7]
  
 
 
 (1.3)
Otra defición importante es el Factor de Carga Reactiva cuya definición es idéntica a la
del Factor de Carga, pero en este caso teniendo en cuenta la potencia reactiva, el cual es
utilizado para el ahorro de energía por instalación de condensadores.
  
  (1.4)
Donde:
FCR Factor de carga reactivo.
DM Demanda máxima.
Q Potencia reactiva.
3.2.4-. Análisis y estudio de carga.
En esta importante tarea, muchas pueden ser las formas conocidas para obtener la
racionalización adecuada y esperada de la energía eléctrica.

17
A pesar de esto, el estudio y aplicación de las medidas que resultan convenientes, en el
orden técnico, no solo representarán soluciones que se podrán aprovechar más en un
futuro inmediato, si no, que estas propias medidas ayudarán a los consumidores en la
formación y desarrollo de una idea más objetiva y concisa de estas funciones.
Apoyándose de esto, será más fácil comprender los aspectos que resulten más
complejos, que técnicamente representan un grupo determinado de acciones
operacionales eléctricas, así como los métodos convenientes para la detección y el
control de uso irracional del consumo de energía eléctrica, que se producen de forma
significativa, tanto en el sector de servicios como en el sector industrial.
Para lograr que los consumidores utilicen de forma racional la energía eléctrica, son
usuales dos métodos de operación y regulación controlada y el acomodo de las cargas.
En cualquiera de los casos ambos pueden ser aplicados y confeccionados
individualmente, siendo conveniente aclarar que en la mayoría de los casos sus
funciones se complementan.
Lo que se conoce como "Operación y Regulación Controlada" de la carga, estudia los
medios para usar de forma adecuada los servicios eléctricos, resultando de ello, el
aprovechamiento de la energía eléctrica a su máxima expresión, apoyándose en una
mejor localización y uso correcto de los equipos instalados al servicio del consumidor.
El acomodo de las cargas establece cambios en las normas que hacen funcionar la
operación de producción del proceso industrial de los servicios, de forma tal que las
demandas de energía que se producen durante cada día por los diversos regímenes de
trabajo, puedan llegar a ser menores y combinadas fuera de las horas críticas tratando de
que se coincidan con las mayores cargas.
El sistema operacional de la industria lleva implícito la obtención de un mayor
rendimiento por cada máquina, o línea de producción fabril, sin que se alteren las
condiciones tecnológicas previstas en el proceso normal de elaboración.
La obtención de los datos necesarios que conllevan a la confección de los métodos de
operación y regulación controlada y acomodo de carga, tiene inicio con la supervisión y
enumeración de todos los elementos cuyo funcionamiento eléctrico de alguna forma
intervienen en las actividades del consumidor.

18
Todo lo expuesto con anterioridad, tienen un objetivo: demostrar la necesidad del
análisis de estudio de todo el proceso de producción o servicios con información
adicional de los distintos aspectos sobre el proceso técnico y del sistema de distribución
y equipos eléctricos instalados teniéndose como datos principales, la capacidad de carga
conectada, tensión y factor de demanda.
 
 (1.5)
Dónde:
FD Factor de Demanda.
En el análisis hecho con anterioridad, los centros de consuno, tanto industriales como de
los servicios, son casos de especial atención y estudio, en estos casos, la construcción
inicial no proviene de un proyecto previamente planificado en conjunto, sino que, estos
han tenido su organización de instalaciones, acoplamientos y montajes que
periódicamente se han ido sumando a los ya existentes y que en forma suplementaria
han colaborado a aumentar su capacidad.
Se conoce que en este tipo de industrias y en las plantas donde la tecnología instalada se
encuentra en decadencia, se encuentran trabajando con mucha frecuencia, equipos y
motores eléctricos supliendo como auxiliares cuya capacidad de fuerza y rendimiento de
trabajo no llegan a satisfacer o sobrepasan a las necesidades que realmente requiere
debido a las normas tecnológicas actuales del proceso industrial o de los servicios, en
determinadas circunstancias ocurre que el intercambio de los mismos no se ha
verificado porque a veces estos cambios quedan aplazados hacia un futuro, en espera de
próximas obras parciales de ampliación e innovación, que luego demoran algo de
tiempo en llevarse a cabo.
En el caso en el que las sustituciones se hagan de forma urgente por labores de
mantenimiento y/o emergencia, las instalaciones y el uso indebido de los equipos y
motores referidos, llegan en ocasiones a permanecer en funcionamiento por un tiempo
indefinido, cometiendo una alteración de los consumos regulares de electricidad y
distorsionando en gran parte la economía, y el régimen planificado de trabajo de la
propia industria.

19
Por razones análogas quedan también indefinidamente, instalados otros equipos y
motores, inconvenientemente grandes, cuyas pérdidas de trabajo no es aprovechable y
su excesiva fuerza (kW) subutilizada afecta el factor de potencia y produce mayores
consumos originando más altas demandas de energía [7].
El análisis y estudio de la carga, trae consigo el aclaramiento de los cambios necesarios
e imprescindibles y la ejecución de trabajos realizados con el fin de sustituir de manera
total el funcionamiento de forma normal de los equipos auxiliares dentro de las
características y especificaciones tecnológicas que han sido consideradas. La
restauración de la capacidad adecuada del banco de transformadores instalados
ofreciendo servicio a la industria, forma parte indispensable del trabajo, incluyendo
pizarras generales de distribución (PGD), sistemas de protección, además del calibre de
los conductores con los que se energiza la instalación, así como la verificación de
normas en las que se toquen temas como: el balance simultáneo de las fases.
Una atención muy sencilla pero no menos importante requiere el análisis y estudio de la
carga en sistemas de alumbrado eléctrico.
Este tipo de análisis consiste en la verificación del estado de todas y cada una de las
lámparas y equipos auxiliares que se encuentran instalados al servicio de los
consumidores, de esta forma se conocerán aspectos importantes como, por ejemplo: su
uso, condiciones técnicas funcionales, factor de potencia, estado de limpieza de las
luminarias, situación de los interruptores además de la eficiencia y las normas de
utilización de estos.
Principalmente y en la mayoría de los casos se adoptan medidas que llevan al cambio de
equipos y lámparas en defectuoso estado de funcionamiento o efectuar el cambio por
que represente un cambio tecnológico. Ya que, bajo condiciones defectuosas, la
luminosidad es escasa, lo que provoca que su factor de potencia sea bajo y constituye en
sí, una carga no deseada, cuyo consumo de energía no es aprovechado.
Resulta necesario también, la supervisión y revisión del proyecto de iluminación,
adaptándolo a las funciones actuales, subdividiendo la cantidad de circuitos para las
instalaciones eléctricas del alumbrado general, de forma tal, que se puedan apagar por
separado aquellas luminarias cuyo uso no sea necesario.

20
Además de las medidas mencionadas que ya se conocen, resulta necesario, de acuerdo a
las condiciones existentes, un mayor aprovechamiento durante el día de la luz solar,
rehabilitando ventanales o instalando monitores y tejas traslucidas.
Posteriormente se presentan aspectos que deben controlarse con regularidad y los cuales
se ha hecho mención en este apartado.
 Utilización del servicio eléctrico.
1- Cumplimiento de normas técnicas de operación.
2- Estado actual de las instalaciones eléctricas.
3- Equipos y circuitos sobrecargados.
4- Motores trabajando en poca carga.
5- Sistemas de distribución y protección eléctrica.
6- Factor de potencia de la unidad o industria.
 Alumbrado.
1- Si la unidad mantiene niveles adecuados de la iluminación atendiendo a
las necesidades de las diferentes áreas.
2- Mantenimiento de las luminarias (pantallas reflectoras, difusoras, etc.
Para lograr un aprovechamiento óptimo de la iluminación).
3- Utilización de la luz solar. En este aspecto se deben considerar las
medidas tendientes a lograr al máximo aprovechamiento óptimo de la
iluminación.
4- Utilización de la luz solar. En este aspecto se deben considerar las
medidas tendientes a lograr el máximo aprovechamiento de la luz solar
(natural).
5- Empleo de lámparas de mayor eficiencia.
 Interruptores, fallas y defectos en la producción.
En este aspecto se señalarán las causas que motivan el uso incorrecto de la
energía eléctrica por empleo de máquinas inadecuadas, en malas condiciones de
funcionamiento o para trabajar donde no se utiliza su capacidad productiva.
Además, se señalarán si hay desperdicios de materiales, salideros de agua, aire,
vapor, combustible, etc. Y las medidas que se plantean para evitarlo. En los
centros donde se emplea la refrigeración y climatización (aire acondicionado) se

21
pondrá especial énfasis en las normas de operación, adecuado aislamiento
térmico y cierre de los locales o cámaras de refrigeración.
 Análisis de los cambios de operación.
En este aspecto se señalarán modificaciones, innovaciones, variaciones del
régimen de operación, etc. Que se puedan llevar a cabo para mejorar el factor de
carga y permitan trasladar cargas del horario pico del sistema eléctrico nacional
para otras horas, así como la disminución de la máxima demanda del centro [7].
3.2.5-.Aspectos a tener en cuenta para realizar un acomodo de carga.
Lo primero que se debe tener en cuenta para hacer un acomodo de carga de forma
exitosa, es conocer la Demanda Contratada por la industria, pues de este dato se parte
para posteriormente realizar mediciones del consumo real del lugar durante un intervalo
de tiempo, datos que permiten la conformación de la Curva Cronológica de Carga
Diaria. Antes de proponer el movimiento de las cargas en el tiempo, es necesario e
importante conocer, estudiar y comprender el sistema de desempeño o producción del
consumidor, pues existen algunas cargas que no se puedes desplazar.
Para evidenciar las posibilidades de gestión de la carga o un reordenamiento de la
misma en las diferentes instalaciones de los consumidores con la tarea imprescindible
de poder reducir la carga máxima en el sistema eléctrico, la demanda total del sistema
debe compararse con el perfil de carga de los consumidores. Para lograr esto, se debe
conocer los tipos de cambios de demandas que se pueden realizar en la instalación del
consumidor, claramente, sin sacrificar el rendimiento de este en su proceso de
producción, entre ellos se pueden encontrar técnicas muy comunes como:
1- Unidades de almacenamiento de energía cargada durante los períodos de menor
actividad y utilizada durante las horas pico.
2- Sistemas de prioridad de carga para evitar grandes consumos que interactúan
simultáneamente.
3- Reprogramación de procesos.
4- Uso de producción de energía propia.
Al realizarse un acomodo de las cargas se deben prever los siguientes aspectos:
1- El incremento de nuevos equipos.
2- Los cambios en la producción o los servicios.

22
3- Variaciones de horarios de trabajo o incremento de turnos.
4- Métodos de operación o cambios tecnológicos.
5- Equipos que hayan retirado.
6- Cambios de surtido o renglones etc.
7- Incrementos o disminución en el proceso de producción o los servicios.
La otra cuestión a tener en cuenta consiste en determinar, además, que aspectos debe
incluir la actualización.
1- Actualización de datos generales.
2- Cambios, modificaciones o aplicaciones que haya tenido la unidad de
producción y los servicios.
3- Capacidad de carga instalada.
4- Gráfico de carga.
5- Actualización de la carga conectada.
6- Modificaciones del flujo de producción.
7- Análisis y estudio.
8- Conclusiones del estudio.
9- Gráficos de comprobación.
10- Actualización de los índices de operación.
11- Índices después de concluido la actualización.
 Actualización de datos generales.
Un aspecto por el cual partir es el reflejo de los datos recopilados que
caracterizan la unidad de producción de la industria, así como los aspectos
importantes en la realización de las actividades y las fechas en las que estas
tienen inicio y culminación.
 Cambios, modificaciones y ampliaciones que haya tenido la unidad.
En este aspecto se incluyen los cambios, modificaciones o ampliaciones que ha
presenciado la industria desde la fecha en que se realizó el estudio de acomodo
de carga o la actualización que se realizó con anterioridad. En la actualización
que se realiza nueva deben quedar especificados los cambios que van a quedar
en la producción, horarios de trabajo, métodos de operaciones, equipos que se
hayan retirado o de nueva instalación, etc.
Sin dejar de mencionar que, todo lo incluido en la actualización anterior forme
parte de los principios en la actualización actual.

23
En este punto es importante tener garantizada la coordinación que corresponde
con el área destinada a la producción de la industria, con el fin de conocer con
antelación suficiente los cambios que se van a introducir para lograr que se
conecten adecuadamente con una adecuada distribución de las cargas y un
efectivo ahorro del suministro de energía eléctrica.
 Capacidad de carga instalada.
La actividad que se realiza en este apartado es actualizar el modelo que ya existe
de la capacidad de carga instalada mostrando las variaciones que hayan tenido
lugar en este período.
 Gráfico de carga.
Avanzando el análisis llega la hora de confeccionar el gráfico general de carga,
con el apoyo de los métodos conocidos y orientaciones especificadas.
 Actualización de la carga conectada.
El siguiente paso consiste, en actualizar la carga que es conectada relacionando
por departamentos las bajas o altas de las máquinas que se encuentran
conectadas a la red.
Además, si han registrado fluctuaciones en las cargas que se encuentran
conectadas o también, la generación propia, se señalan además de lo expuesto
con anterioridad, indicando si en algún momento se conectan satisfactoriamente.
Se dan también las capacidades totales en fuerza y alumbrado conectadas en
cada departamento.
Cada vez que en el momento de la producción sean conectadas o desconectadas
cargas consideradas de pequeña magnitud que no afecten grandemente los
consumos, estos serán controlados y tabulados, la cual irá unida al acomodo de
las cargas y servirá para la actualización.
 Modificaciones del flujo de producción.
Debe haber recorrido alguna variación en el flujo de producción se realiza el
diagrama de la sección que ha sido modificado, señalando la influencia del
cambio en los consumos y demandas de la industria.
También es precisa la actualización del grafico de demanda compuesta, con vista
a poder analizar la curva que posteriormente va a tener realmente la industria.

24
 Análisis y estudio.
Se incluirán aquí, los nuevos cambios producidos e incluir en el método de
operación que representan los ahorros de energía o rebaja en la demanda
máxima de la industria o en el ahorro pico.
 Conclusiones.
En las conclusiones se realizan una serie de aspectos como: las medidas que
están vigentes, además de las nuevas medidas que puedan ser aplicadas de
inmediato.
Estas conclusiones de ben ser objeto de discusión con los diferentes factores de
la industria.
 Gráficos de comprobación.
Al concluir la actualización y luego de ser implementadas las medidas que han
sido propuestas, se procederá a realizar el nuevo grafico general de carga que
servirá de comprobación al trabajo realizado.
Los registros de cargas, de los cuales se hacen alusión con anterioridad, se
siguen efectuando con cierta periodicidad para influir en la inspección y
chequear el cumplimiento de los acuerdos establecidos y con la finalidad de
lograr futuras mejoras en el régimen de operación de la industria.
 Actualización de los índices de operación.
Los índices de operación de la industria se reflejarán según el formato que sigue
a continuación.
 Índices de estudio.
1- Consumo de energía eléctrica anual.
2- Producción anual de la industria.
3- Kwh consumido por unidad de producción.
4- Capacidad de carga instalada.
5- Capacidad total de carga conectada.
6- Máxima demanda.
7- Mínima demanda.
8- Demanda pico.
9- Factor de demanda.
10- Factor de potencia.

25
 Índices después de concluida la actualización.
Luego que concluye el proceso de actualización hay una serie de variaciones en los
índices de la fábrica o la industria que es necesario se incluyan en el trabajo de la
forma siguiente:
1- Producción anual.
2- Consumo anual de electricidad.
3- Capacidad total de carga conectada.
4- Capacidad de carga instalada.
5- Máxima demanda.
6- Mínima demanda.
7- Factor de demanda.
8- Factor de potencia.
9- kWh consumido por unidad de producto elaborado.
3.3-.Almacenamiento de energía.
El almacenamiento de energía permite un cambio de consumo a períodos de menor
actividad sin afectar el funcionamiento del proceso productivo; Por lo tanto, es
especialmente adecuado para las prácticas de Programación – desconexión. Aunque la
energía eléctrica a gran escala no se puede almacenar, es posible anticipar en parte su
consumo. Esto puede ser logrado mediante sistemas que involucran baterías o, si se
requiere energía térmica, calentando un medio como agua, aire o aceite, en un tanque de
almacenamiento.
El Objetivo de la instalación de un dispositivo de almacenamiento consiste en extraer
energía de la red durante el período de menor consumo o menor demanda para
almacenarla, que posteriormente se entregará durante el período de máxima demanda.
De esta manera se logra disminuir la demanda máxima.
Las aplicaciones más comunes se refieren al almacenamiento de energía térmica (tanto
calor como frío). El almacenamiento directo de electricidad a través de baterías es
menos popular debido al costo y las dificultades para optimizar ciclo de carga /
descarga.
Entre algunos ejemplos de sistemas de almacenamiento de energía térmica podemos
mencionar el almacenamiento de agua caliente para el personal o el proceso productivo

26
la cual se puede almacenar fácilmente en un tanque y se calienta en el período de menor
demanda (por ejemplo, durante la noche) con el uso de resistencias.
El almacenamiento de grandes volúmenes de agua puede resultar económico, ya que
varios tanques de gran volumen de agua se encuentran instalados en las industrias por
otra parte el almacenamiento de agua en una torre o recipiente a presión reduce el
consumo de la bomba durante las horas pico (y da como resultado una mejor seguridad
en caso de incendio).
La necesidad del almacenamiento de energía viene dada por el desfasaje que existe
entre la generación y el consumo de electricidad. Esto es producido por la aleatoriedad
de producción de energía renovable y a los ciclos de consumo de energía, es necesario
almacenarla para su aprovechamiento. En la sociedad actual existen picos de consumo
de energía a lo largo del día que deben ser cubiertos; como se ha mencionado con
anterioridad; se necesitarían plantas generadoras de un enorme tamaño para producir
toda la energía en el momento en el que se consume, perdiendo de esta forma eficiencia
en la producción. Es importante saber que las plantas de generación no podrían estar
basadas en energías alternativas, ya que como se ha indicado, su producción en algunos
casos es aleatoria. Solamente con centrales de energías no renovables, es decir plantas
convencionales, podría suplir tal demanda.
Lo principal de la energía para que esta pueda ser utilizada es que se encuentre a nuestra
disposición cuando esta sea requerida. Un ejemplo de ello es la energía que está
presente en los enlaces químicos de los combustibles fósiles, estos pueden
transformarse de forma muy rápida en otras formas de energía, en cambio la energía
térmica se disipa con mucha facilidad.
También una ventaja evidente de los combustibles fósiles es que siempre van a estar
situados de forma concentrada en yacimientos localizados, de donde son extraídos.
Una característica muy importante del almacenamiento energético, no es solo la
potencia que es capaz de almacenar, también el tiempo que podemos almacenarla hasta
su utilización, idealmente sin tener problemas de ningún tipo, ya que, en la mayoría de
los casos, sucede que: el almacenamiento de energía, se pierde a lo largo del tiempo.
La elección del tipo de almacenamiento se puede realizar basándonos en los siguientes
factores:
 Factor energético:
- Rendimiento del dispositivo de almacenamiento.
- Vida útil del sistema: número de ciclos de carga y descarga.

27
- Uso del sistema: salida del sistema de almacenamiento instalado.
- Cantidad de energía que se requiera almacenar.
- Almacenamiento a corto o largo plazo.
 Factor económico:
- Precio por kW del sistema de almacenamiento.
- Precio por kW del sistema de transformación.
 Factor social:
- Repercusiones que dicho sistema de almacenamiento tenga sobre las
personas de su alrededor o que vayan a consumir dicha energía
posteriormente.
 Factor ambiental:
- Repercusiones que ocasionen sobre el medio ambiente, ya sea por su
fabricación o por su utilización e instalación.
3.3.1-.Almacenamiento Térmico.
La razón fundamental por la que se lleva a cabo el almacenamiento de energía térmica
es muy evidente, energía que sería perdida o desaprovechada de otro modo. Pero
también existen otras razones, entre ellas: la de aumentar la eficiencia de los procesos.
Tiene la enorme ventaja de que gracias a los materiales que se utilizan, la energía se
puede transportar con facilidad.
El almacenamiento térmico se basa en métodos que incluyen desde refrigeración
mediante acumulación de hielo hasta altas temperaturas (1250ºC).
Esto consiste en acumular energía en materiales que son capaces de retenerla y liberarla
de manera controlada. Es muy utilizado en fabricación, en la industria alimentaria y en
la fabricación, en la industria alimentaria y en la climatización de edificios. No obstante,
al igual de grandes e importante que resultan sus beneficios, de igual manera lo son los
problemas que provoca, como, por ejemplo: las fugas caloríficas y el establecimiento de
superficies para la transmisión de calor.
Existen dos tipos de almacenamiento térmico superficiales, conocidos como calor
sensible y calor latente, y almacenamiento térmico subterráneo.

28
3.3.1.1-.Calor sensible.
Consisten en el almacenamiento de energía al aumentar de temperatura de un sólido o
un líquido sin cambiar de fase. Conociendo que uno de los materiales con mayor
capacidad térmica es el agua, que, únicamente es superada por el hielo, además
representa una ventaja económica, existe en abundancia, además de no ser tóxica ni
inflamable. Por lo tanto, es el medio que más se utiliza en la actualidad. Pero antes, es
importante el conocimiento de dos aspectos:
1- La energía que se almacena es directamente proporcional a la temperatura del
sistema.
2- La capacidad térmica es la relación que existe entre la temperatura del medio y
su cambio de energía térmica.
En la mayoría de los casos se utiliza para temperaturas menores a 200ºC y sus
componentes resultan ser bastante económicos. Para temperaturas mayores a 500ºC se
utilizan metales fundidos, que son baratos y no tóxicos. Entre los materiales más usados
para suplir estas funciones, podemos encontrar: el aluminio, el sodio, magnesio, plomo
o estaño. Los silos de calor que son provocados por las rocas y piedras: almacenan
energía térmica residual o solar, con un rendimiento del 50%. Para temperaturas que
oscilan entre 1000 y 1100ºC se tienen intercambiadores solares y silos de esferas
refractarias, las que al calentarse expanden el volumen de aire y obligan a circular por
una turbina.
Los inconvenientes de este tipo de almacenamiento son: la baja densidad energética, las
variaciones de volumen debido a la variación de temperatura por lo que resulta difícil
conseguir a la salida una temperatura constante.
3.3.1.2-.Calor latente.
Se basa en la energía almacenada en un cambio de fase, fusión o vaporización, mientras
que en sentido inverso, con la solidificación o condensación se recupera la energía [8].
Este método tiene la importancia característica de tener siempre una temperatura
constante.
Este método resulta más eficiente, pues posee una densidad de energía mayor que el
calor sensible. Otra de las ventajas destacables son que: al tener una temperatura

29
constante a lo largo de todo el proceso, no van a haber variaciones de volumen, además
de una extensa variabilidad en los materiales que se utilizan y temperaturas de
operación. No obstante, los materiales son menos económicos con respecto al calor
sensible y es más complicado transmitir calor al medio.
Los materiales que se utilizan aquí, son denominados materiales de cambio de fase, los
cuales necesitan gran cantidad de energía empleada con el propósito de un cambio de
estado, haciendo la temperatura constante en este punto. Por ejemplo, las sales fundidas
evidencian lo expuesto anteriormente.
Una gran ventaja que tiene el almacenamiento térmico es que no solo se limita a la
utilización de cada tipo de almacenamiento por separado, sino que se pueden conjugar
ambos, calor sensible y latente.
3.3.1.3-.Almacenamiento subterráneo de energía térmica (ASET).
Conocido por sus siglas en inglés UTES (“UndergroundThermal Energy Storage”), es
una forma de almacenar energía, que permite la posibilidad del ahorro energético.
Los tipos de almacenamiento térmico que se mostraron anteriormente, se encontraban
en la superficie y podrían transportarse. Sin embargo, es posible almacenar energía
térmica de forma subterránea (frio y calor), producto de la alta capacidad calorífica del
subsuelo y su buen aislamiento.
En este proceso se permite el almacenamiento de energía durante los largos períodos de
tiempo, llegando a alcanzar algunos meses, por ejemplo: el almacenamiento del calor
provocada por la radiación tan alta en verano para ser utilizada en el período invernal, o
de forma inversa también se puede ver: almacenamiento de frío en invierno, para ser
utilizado en período veraniego para la refrigeración.
Algunos tipos de suelos pueden ser: arenas, areniscas, arcillas, gravas, etc.
3.3.2-.Aplicaciones.
Calor sensible: su principal aplicación en cuanto a almacenamiento de calor se
fundamenta en el ámbito solar, centrales térmicas con turbinas de vapor y la
climatización, presentando este último un aspecto de suma importancia, ya que es aquí
en donde más extendida esta su aplicación.

30
Calor latente: como aplicación esencial, tenemos la calefacción de viviendas, y no se
aplica en la producción de energía debido a que no existe un material que cumpla todos
los requisitos necesarios para completar el proceso.
Almacenamiento subterráneo: en este caso, la aplicación se basa característicamente en
el almacenamiento de energía.
3.3.3-.Resumen de características.
Dentro de la bibliografía consultada se pudo constatar que las principales características
del almacenamiento térmico son:
1- Sinergia con las fuentes de energía renovable.
2- Rendimiento muy variable dependiendo del rango de temperaturas con el que se
trabaja, pero rondan el 80-90%.
3- Multitud de materiales a elegir.
4- Dependiendo del material y del aislamiento existirán pérdidas energéticas.
5- Capacidad: 1000 MW.
6- Tiempo de descarga: horas.
7- Almacenamiento a largo plazo.
8- Fácil emplazamiento en calor latente y sensible, moderado en subterráneo.
9- Tecnología madura.
3.4-.Eficiencia energética.
3.4.1-. Gestión de la energía.
La generación de energía desempeña un papel primordial en el desarrollo de todos los
sectores productivos cuya utilización debería realizarse de forma muy eficiente,
presentar una baja influencia de impacto medioambiental y con el menor costo posible.
El consumo de energía se ha ido incrementando junto a la producción de bienes y
servicios.
Ahorro de energía: Disminución de la intensidad energética mediante un cambio de las
actividades que requieren insumos de energía. Pueden realizarse ahorros de energía
adoptando medidas técnicas, organizativas, institucionales y estructuras, o modificando
el comportamiento.

31
Eficiencia energética: relación entre la producción de energía útil que se obtiene por
medio de un sistema, un proceso de conversión o una actividad de transmisión o
almacenamiento y la cantidad de energía consumida.
Gestión de energética: la suma de medidas planificadas y llevadas a cabo para conseguir
el objetivo de utilizar la mínima cantidad posible de energía mientras se mantienen los
niveles de confort (en oficinas y edificios) y los niveles de producción (en fábrica). Es,
por tanto, un procedimiento organizado de previsión y control del consumo de energía,
que tiene como fin obtener el mayor rendimiento energético posible sin disminuir el
nivel de prestaciones obtenidas.
3.4.2-. Eficiencia Energética.
El ahorro de energía, su consumo responsable y el uso de las fuentes energéticas son
esenciales en todos los ámbitos. La importancia que presentan las medidas de ahorro y
eficiencia energética se evidencian en la manifestación de la necesidad de reducir la
factura energética, restringir la dependencia energética del exterior, y reducir, de alguna
manera la emisión de gases de efecto invernadero (GEIs) y la compra de derechos de
emisión con objeto de cumplir los compromisos adquiridos con la ratificación del
Protocolo de Kioto.
Una reducción en el consumo de energía, junto al desarrollo de otras políticas, es un
aspecto fundamental para alcanzar la sostenibilidad energética.
Como se ha citado con anterioridad, el consumo se puede reducir, utilizándola de forma
más eficiente invirtiendo un equipamiento energéticamente eficiente y en medidas de
ahorro energético, así como la adopción de un estilo de vida más sostenible con lo que a
eficiencia energética se refiere, es decir: cambiando de comportamiento.
El camino hacia la eficiencia energética en las empresas e industrias tiene que comenzar
por la adopción de estrategias encaminadas hacia, como se muestra en la figura 4:
1- Reducción de la demanda energética.
2- Diversidad energética.
3- Máximo aprovechamiento del uso de energías renovables.
4- Innovación tecnológica.
5- Autoconsumo a través de micro redes.

32
6- Modificación de los hábitos de consumo.
Figura 4. Factores de la eficiencia energética.(fuente: autores)
Reducción de la demanda energética: la gestión de la demanda de energía se tiene en
consideración cada vez más como un elemento fundamental en los aspectos energéticos.
Cuando se reduce la demanda se permite avanzar, de forma económica, hasta los
objetivos de reducción del costo de aprovechamiento energético, minimizando el
impacto ambiental que este pueda generar, y del incremento de la seguridad energética.
Diversidad energética: tener diferentes fuentes de generación de energía permite contar
con un sistema eléctrico sólido y confiable. En la actualidad, los avances tecnológicos
permiten contar no solo con sistemas tradicionales como las plataformas de generación
térmica o hidráulicas, sino también con tecnologías capaces de originar electricidad a
partir de energías renovables.
Máximo aprovechamiento del uso de energías renovables: las energías renovables son
recursos limpios y casi inagotables que nos proporciona la naturaleza. Además, por su
carácter autóctono contribuyen a disminuir la dependencia de los suministros externos,
aminoran el riesgo de un abastecimiento poco diversificado y favorecen el desarrollo
tecnológico y la creación de empleos.
Innovación tecnológica: la innovación tecnológica está íntimamente relacionada con la
eficiencia energética y la búsqueda de mejoras en los procedimientos industriales que
requieran menos energía para generar bienestar y servicios.
Autoconsumo a través de micro redes: cuando hablamos de autoconsumo de energía, se
considerará en autoconsumo total (la energía producida se consume íntegramente en la
red interior a la que se conecta la instalación) y el autoconsumo parcial (parte de la

33
energía generada no se consume en la red interior y se vuelca a la red de distribución).
Las micro redes ofrecen inteligencia y la oportunidad de gestionar y distribuir la
energía, mejorando el aumento de la demanda, la confiabilidad de la red, las nuevas
aplicaciones y la capacidad para que el consumidor pueda gestionar los costes, al tiempo
que le permite en un mercado energético en tiempo real.
Modificación de los hábitos de consumo: el comportamiento energético o bien es
consecuencia de la adquisición de un equipo o bien es un hábito de conducta. El primer
caso generalmente implica la adquisición de nuevas tecnologías, tal vez la compra de
una nueva maquinaria, mientras que los hábitos son consecuencia de una conducta
rutinaria, por ejemplo, apagar siempre las luces al salir de una habitación. Una de las
claves de la eficiencia energética es administrar los recursos energéticos de modo hábil
y eficaz, que incluya cambios de comportamiento en el uso de la energía.
3.4.4-.Beneficios del ahorro de energía y la eficiencia energética en la industria.
No cabe duda de que el ahorro de energía (consumo responsable) y el uso eficiente de
las fuentes de energía resultan aspectos esenciales para el futuro de todos los habitantes
del planeta. Pero también, ahorrar energía en la empresa o industria proporcionará
mejoras económicas y medioambientales, además de otros beneficios para la
organización, dentro de los cuales se encuentran:
 Ahorro de costos: el coste de la energía constituye uno de los factores de mayor
peso dentro de los costes totales de los procesos productivos.
 Reducción de la dependencia energética exterior: el origen de la energía
consumida actualmente proviene de combustibles fósiles extraídos en terceros
países.
 Disminución de las emisiones de CO2: el dióxido de carbono resultante de la
combustión de combustibles fósiles es la principal fuente de emisiones de gases
efecto invernadero generadas por la actividad humana, por lo que una disminución
en el consumo de energía y el cambio de combustibles fósiles de energías
renovables favorece la disminución de emisiones de gases de efecto invernadero,
contribuyendo así a la lucha contra el cambio climático.
 Mejora de la competitividad: la reducción de la cantidad de energía consumida
para la generación de productos y servicios finales obtenidos favorece la
competitividad de la empresa.

34
 Potencia la incorporación de la innovación tecnológica: la búsqueda de la
eficiencia energética va ligada a la innovación.
 Mejora en el rendimiento de los equipos: el aumento en el control y seguimiento
de equipos y el incremento del mantenimiento favorece la mejora del rendimiento,
lo que además de favorecer la reducción del consumo de energía, fomenta la
mejora del proceso productivo.
 Promoción de la sostenibilidad económica, empresarial y ambiental: fomenta su
imagen corporativa y que contribuye a la integración de criterios de
responsabilidad social empresarial o industrial.
 Nueva cultura del ahorro en la empresa: la implicación de todo el personal en el
uso eficiente de la energía puede resultar un factor motivador y diferencial en la
industria [9].
3.4.5-. Ahorro y eficiencia energética en sistemas eléctricos industriales.
El funcionamiento de las maquinarias, es sin duda, el gran consumidor de energía en el
sector industrial. Dependiendo de los procesos, el consumo por el funcionamiento de la
maquinaria fluctúa entre el 65 y 80% del consumo total de energía de una empresa o
industria, entre las recomendaciones que se ofrecen se deben tener en cuanta:
1- Automatización de los procesos industriales.
2- Mediciones.
3- Análisis de procesos.
4- Identificación de las oportunidades de ahorro.
5- Implementar mejoras.
6- Comunicar los resultados.
3.5-.Corrección del factor de potencia.
3.5.1-. factor de potencia.
El factor de potencia se define por la relación entre la potencia activa o potencia útil (P)
y la potencia aparente (S) o potencia de alimentación del sistema, grupo de receptores o
receptor independiente de energía.
 
(1.6)

35
Dónde:
fp factor de potencia.
P potencia activa.
Q potencia reactiva.
El factor de potencia es un índice cualitativo que caracteriza la eficiencia energética del
sistema eléctrico de un grupo de receptores o de un receptor independiente.
Si se analiza el factor de potencia con el apoyo del triángulo de potencia característico
del consumo industrial.
El factor de potencia es un parámetro de obligatorio control en la explotación de los
sistemas eléctricos y puede ser medido directamente en cada instante de tiempo con un
cosenómetro o facímetro, o puede ser calculado a través de expresiones que relacionan
las potencias o energías o parámetros eléctricos propiamente; lo más común es el
cálculo apoyado en las relaciones de potencia o energía.
 

(1.7)
 
(1.8)
En el factor de potencia existen varios tipos de clasificaciones:
1- Factor de potencia actual (cos ): es la magnitud del cos  tomada
directamente del fasímetro o por medio del cálculo en cada instante de tiempo.

36
2- Factor de potencia medio (cos ): es la magnitud del factor de potencia de
una instalación en un período de tiempo determinado: un día, un mes, un año. Se
obtiene a través de cálculos y no caracteriza los cambios reales del factor de potencia
(fp).
  
(1.9)
Donde:
Factor de potencia medio.
Potencia activa media.
Potencia reactiva media.
3- Factor de potencia natural: son considerar los efectos de los medios de
compensación, puede expresarse en actual o medio.
4-factor de potencia global (cos ): toma en consideración los efectos de los medios
de compensación y puede ser expresado también como actual o medio.
3.5.2-.Consecuencias de un bajo factor de potencia.
Un gran porciento de las máquinas y dispositivos eléctricos consumen tanto potencia
activa (P) como potencia reactiva (Q) en su funcionamiento, el consumo de potencia
reactiva puede constituir hasta un 130% en relación a la potencia activa, lo que implica
una alta demanda de generación de (Q).
La transmisión de una considerable cantidad de potencia reactiva a través de las líneas y
transformadores del sistema influyen negativamente en la eficiencia electroenergética
fundamentalmente por las siguientes razones:
1- Surgimiento de pérdidas de potencia activa adicionales en todos los elementos
del sistema, lo que puede observarse en la expresión de cálculo de las pérdidas de
potencia por transmisión de (P) y (Q).
  
   
    
      (1.10)
Donde:
 Y 
 Pérdidas de potencia activa debido al paso de (P) y (Q) respectivamente.

37
  Resistencia eléctrica de la red.
Como se puede observar las  depende de  .
2- Pérdidas o caídas de tensión adicionales en los elementos del sistema, esto se
puede observar en la siguiente expresión:
 


  (1.11)
Donde:
V Caída de tensión total a través de los elementos del sistema.
Caída de tensión debido a la transmisión de P.
Caída de tensión debido a la transmisión de Q.
Estas caídas de tensión adicionales debido a la transmisión de potencia reactiva
aumentan las desviaciones de la tensión de su valor nominal lo que va en decrecimiento
de la calidad de la energía eléctrica. Esto requiere un aumento de la potencia nominal o
número de transformadores, aumento de la sección transversal de los conductores, etc.
Queda clara la necesidad de reducir al mínimo posible irracionalidades provocadas por
las razones expuestas anteriormente.
3.5.3-. Vías para mejorar el factor de potencia industrial.
Dentro de las formas que se puede mejorar el factor de potencia se tienen:
1- Reducción del consumo de potencia reactiva sin utilización de medios de
comprobación.
2- Reducción del consumo de potencia reactiva mediante el uso de medios de
compensación.
Antes de compensar la potencia reactiva deben tomarse todas aquellas medidas que
impliquen una reducción de esta sin la necesidad de realizar inversiones o el mínimo de
ellas. Estas presentan un conjunto de medidas técnico administrativas, entre las que se
tienen:

38
 ordenamiento del proceso tecnológico: el reordenamiento del proceso
tecnológico, encaminado a mejorar el régimen de trabajo eléctrico de la
instalación (disminución del trabajo en vacío en motores y equipos) redundan en
un incremento del factor de potencia.
 sustitución de los motores asincrónicos subcargados por otros de menor
potencia: esta sustitución debe estar avalada por los cálculos técnicos y
económicos: En general se considera que un motor cargado por debajo de 45%
de carga nominal, siempre es factible su cambio por uno de menor potencia,
amortiza con crecer los gastos de inversión. Si la carga del 70% o superior
entonces la sustitución no sería factible y serían necesarios recurrir a otra
medida. Si la carga está entre el 45% y el 70% debe recurrirse al cálculo de
factibilidad económica.
 reducción de la tensión de los motores que sistemáticamente trabajan con
poca carga: cuando un motor sobrecargado no es posible sustituirlo por uno de
menor carga, es conveniente analizar si es factible la reducción de tensión hasta
su valor mínimo admisible provocando así una disminución del consumo de
potencia reactiva debido a la reducción de la corriente de magnetización.
A la vez disminuye las pérdidas de potencia activa y aumenta la eficiencia del motor.
Los métodos de reducción de tensión que se aplican son los siguientes:
- Reconexión de los devanados del estator.
- Seccionalización de los devanados del estator.
- Disminución de la tensión de los circuitos de fuerza a través del cambio de taps
de los transformadores reductores.
 Reconexión de los devanados del estator de delta a estrella: esta se recomienda
para motores cargados al 40% o menos, con tensión de alimentación de hasta
1000 V.
Debe tenerse en cuenta que esta reconexión disminuye el torque máximo en tres veces,
debe realizarse la comprobación del coeficiente de máxima carga del motor,
determinado por las condiciones de estabilidad.
 Seccionalización de los devanados del estator: se recomienda cuando no se puede
realizar la reconexión   Esta seccionalización se realiza con relativa facilidad

39
cuando los devanados del estator se conectan en paralelo; cuando se conectan según
otros esquemas de conexión se hace más complejo y se realiza durante la reparación de
los motores.
 Disminución de la tensión de los circuitos de fuerza a través del cambio de taps de los
transformadores resulta, siempre que los demás consumidores que se alimentan de la
línea, admitan dichos cambios de tensión.
3- limitación del trabajo de los motores en vacío: siempre que sea posible disminuir el
tiempo de trabajo en vacío de los motores ya sea por desconexión de la red o por
optimización del proceso, resulta provechoso porque disminuye el consumo de potencia
activa y reactiva.
4-sustitución de motores asincrónicos por motores sincrónicos: esta sustitución
(teniendo en cuenta las características de cada motor), es útil, siempre que el proceso
tecnológico lo permita. El motor sincrónico actúa como fuente de potencia reactiva o
como consumidor según su régimen de excitación, lo que se aprovecha para mejorar el
factor de potencia.
5- sustitución de los transformadores subcargados: así se puede elevar el factor de
potencia natural sustituyendo, regulando o desconectando transformadores en horas de
pocas demandas.
6- realización de reparaciones de alta calidad: las reparaciones de alta calidad pueden
traer consigo que los motores y equipos eléctricos tengan un incremento en la demanda
de potencia reactiva, corriente de vacío, desbalance de los devanados, etc.
Siempre que estas medidas traigan consigo una reducción en el consumo de potencia
reactiva y pérdidas de potencia, tendrán un efecto útil en la explotación del sistema
electromagnético.
Después de aplicadas las medidas posibles que no impliquen inversiones considerables
se procede a analizar la factibilidad de la compensación de potencia reactiva.
3.6-.Gestión de la energía en diferentes tipos de industrias.
Como se mencionó con anterioridad, la gestión de la carga y/o el acomodo de las
mismas dependen de las características de producción de cada una de las diferentes
entidades. A continuación, se expondrán diferentes tipos de procesos productivos en los

40
que se incluyen procesos en donde el costo de la electricidad, representa una fracción
importante de los costos totales de producción.
3.6.1-.Industrias metalúrgicas.
En las pequeñas industrias, la fusión de los desechos del hierro se realiza en hornos de
inducción que en la mayoría de los casos funcionan en los períodos de horas pico.
Todas las actividades no intensivas de energía tales como la carga y descarga del horno,
arenado, etc., son conectados durante la hora pico. En el momento en el que sea
necesario, el punto de ajuste de la temperatura del metal fundido en el horno se
mantiene con bajo consumo de energía, ya sea operando con una carga mínima o con
carga máxima, recurriendo a resistencias auxiliares. En las instalaciones dedicadas al
tratamiento de superficies, los ciclos de trabajo deben de ser estudiados con sumo
cuidado para programar las operaciones de manera que el número de hornos que están
encendidos al mismo tiempo se encuentren limitados.
3.6.2-.Industrias de electrólisis.
En las industrias dedicadas al Zinc, Cloro o la producción de refrescos, se estiman que
las células de electrólisis representan aproximadamente entre un 70% y un 90% del total
de la carga de la instalación. En el momento en el que sea necesario, las celdas pueden
operar al 60% de la capacidad nominal, todo esto, con pequeñas modificaciones de la
planta y sin representar grandes problemas de funcionamiento. Además, en la mayoría
de las plantas, es posible almacenar productos intermedios y terminados, tanto en aguas
arriba como aguas debajo de la línea de producción.
3.6.3-.Industria de tecnología con gas.
Los gases tecnológicos, como lo son el nitrógeno y el oxígeno, se emplean actualmente
en muchos de los procesos industriales que se conocen hoy en día y pueden ser
obtenidos por licuefacción (proceso que ocurre cuando una sustancia pasa del estado
gaseoso o líquido) y destilación fraccionada de aire (método utilizado para la separación
de mezclas homogéneas). Después de la gasificación, una parte de la producción es
comprimida para luego ser almacenada en cilindros o distribuida a través de redes de
tuberías. Una estrategia de gestión de carga puede basarse en la interrupción del proceso
o la reprogramación de este. Por ejemplo, la licuefacción, puede comenzar rápidamente
desde cero, por tanto, es posible detener y reiniciar la planta de licuefacción cuando sea

41
necesario o concentrarla en su totalidad durante las horas de menor actividad. Además,
todas las plantas están equipadas, aguas abajo del proceso, con tanques para el
almacenamiento de gases; esto permite la modulación de los compresores de acuerdo a
la disponibilidad de la capacidad de almacenamiento y la tasa de envío. Vale la pena y
es importante señalar que en las instalaciones más pequeñas los compresores muestran
menos problemas de arranque en comparación con un sistema basado en
turbocompresores.
3.6.4-.Industria del cemento.
En la industria del cemento, que adopta procesos secos y húmedos, la mayor parte de la
energía eléctrica instalada se concentra aguas arriba del horno rotativo a lo que se
denomina como transporte de materia prima, trituración, homogeneización, ensilaje etc.,
o agua abajo, en particular, el molino de Clinker generalmente representa el mayor
consumidor de electricidad. Las instalaciones de los procesos de preparación y
homogeneización se pueden detener por períodos de tiempo largos o cortos
dependiendo de la capacidad de almacenamiento que exista aguas abajo, que abastecen
en todo momento al horno rotativo. Sin embargo, estas interrupciones resultan difíciles
para procesos en seco que están equipadas con dispositivos que se encargan de la
recuperación del calor, para secar previamente las materias primas. Lo mismo sucede
con las operaciones del molino de Clinker, ya que pueden detenerse por un tiempo sin
afectar las operaciones de horno, ya que existe, por lo general, una capacidad de
almacenamiento disponible para el Clinker aguas arriba del molino.
3.6.5-.Industrias con Equipo de mezcla de concreto, procesamiento de mármol,
piedras, grava y otros edificios y materiales de obras públicas.
Las industrias que se dedican a estas actividades mantienen un alto grado de flexibilidad
operativa que mantiene un alto recurso de la electricidad. Además, presenta una gran
capacidad de almacenamiento para los productos que ya se han terminado que en este
caso serían: los componentes mixtos para concreto, grava graduada y arenas mármoles
estructurales y piedras. La extracción está regulada en muchas ocasiones por leyes de
tipo ambiental para limitar la cantidad de material que se puede excavar diariamente.
Las plantas de estas industrias se pueden interrumpir con facilidad en la hora pico o
programarse para que trabaje fuera de este horario. Estas características permiten que la
modulación de la demanda eléctrica se haga sin dificultades particulares.

42
3.6.6-.Industrias de refrigeración.
Las instalaciones de refrigeración son adecuadamente utilizadas para aplicaciones de
almacenamiento de energía térmica que permite el cambio de consumo de electricidad a
períodos de menor actividad. Se conocen de algunos casos en los que l inercia térmica y
el aislamiento de los edificios de refrigeración permiten la implementación del
almacenamiento térmico simplemente haciendo un cambio de temperatura del producto
final o intermedio, sin necesidad de instalar un dispositivo de almacenamiento. En estas
industrias algunos productos congelados, se pueden enfriar a una temperatura por
debajo de la normal durante los períodos de menor actividad y luego someterlo a un
ligero aumento de la temperatura durante las horas del pico. Esta medida por su parte,
puede ayudar a minimizar el funcionamiento del compresor durante la hora pico,
claramente, sin poner en peligro la calidad de los productos. Además de una
programación adecuada de las operaciones industriales puede llevar a un cambio
significativo de las cargas sin tener que hacer ningún costo en la inversión. Se conoce
también que en un almacén de refrigeración que se encuentre bien aislado, las
prioridades y necesidades de refrigeración son concentradas durante las operaciones de
almacenamiento. Pero, si estas operaciones son programadas en horas picos, la mayoría
de las cargas refrigeradas se cambian automáticamente a la hora pico, mientras que,
durante el resto del día, son necesarios para compensar las pérdidas en espera solo unos
pocos interruptores del compresor.
3.6.7-.Industrias de fabricación del plástico.
En estas industrias, la principal demanda de energía se debe a procesos como: al
accionamiento de motores, procesos de calefacción y refrigeración además del ajuste y
el control de equipos, entre otros. Para la gestión de la carga en estas entidades, se
realizan dos actividades fundamentales, que consisten en el almacenamiento de energía
térmica y la reprogramación de los procesos industriales que permitan cierta
flexibilidad. Por su parte, el almacenamiento de energía térmica permite el cambio del
consumo de electricidad a períodos de poca actividad para la producción de agua
refrigerada, la cual resulta necesaria para enfriar el equipo de moldeo o los plásticos
terminados. La reprogramación del proceso puede también implica la mezcla de
polímeros y el rectificado del material de desecho.

43
3.7-. Estudio de caso: Empresa de Pintura Vitrales San José.
Datos Generales.
Nombre del Centro: UEB Pinturas Vitral.
Empresa: Pinturas Vitral.
Organismo: Unión Química
Dirección: Carretera Central km 39 ½ San José de las Lajas.
Municipio: San José de las Lajas Provincia: Mayabeque. Teléfono: (047) 86 44 29
Código CAE: 105-0-11719. Código Organismo Empresa: 105-0-11719.
Cuenta Bancaria CUC: 32101258100. Cuenta Bancaria CUP: 40307110713001.
Horario de cada turno: Planta de Resina 24h y Planta de Pintura 8h.
Confeccionado por: MsC. Ing.Maykop Pérez Martínez. Cargo: Ingeniero Eléctrico
Datos de los Bancos de transformadores.
Banco No.: 1 transformador 3Φ 34,5 kV-200 kVA
Conexión del Banco.
Alta: Estrella Baja:Delta
Tensión de línea: 34,5 kV Tensión de línea: 120/220/440 V
Capacidad total: 200 kVA.

44
Banco de Condensadores.
Memoria descriptiva:
En la actualidad, como los recursos energéticos escasean cada vez más, se hace
necesario aplicar una política de ahorro de suma eficiencia. En este contexto es
imprescindible el estudio y análisis de los sistemas eléctricos, fundamentalmente los
sistemas de suministros en instalaciones de producción y servicios, por ello se realiza el
acomodo de cargas en la UEB Pinturas Vitral ubicada en el municipio de San José de
las Lajas, provincia Mayabeque posee 2 turnos de trabajo, uno de 24 horas que es la
planta de resina (barnices) y otras 8 horas que es la planta de pintura.
En las Horas del pico (11:00 am – 1:00 pm y de 6:00 pm – 10:00 pm) hasta las
máquinas generadoras menos eficientes tienen que funcionar incrementándose el
consumo de petróleo por kWh generado, por otra parte, grandes dificultades se
presentan para transferir la potencia de diferentes unidades generadoras hacia los
lugares donde es consumida la electricidad, en esas horas críticas.
Cuando la demanda de energía no está en correspondencia con la generación de las
plantas generadoras es necesario entonces interrumpir algunas cargas, produciéndose los
conocidos apagones y, por consiguiente, la molestia y afectaciones de los usuarios del
servicio eléctrico, es en estos casos que se hace evidente la necesidad del acomodo de
carga eléctrica.
Cuando se desconecta algún equipo innecesario o se adecua los motores a las
capacidades reales de energía que requieren las máquinas que mueven o se evita
operaciones innecesarias se está “Regulando Carga”, ahora bien si se logra trasladar las
cargas de las horas de máxima demanda para las horas de menos demanda estamos
acomodando carga, siendo de vital importancia en las unidades que trabajan en el
horario pico de 11:00 am – 1:00 pm y de 6:00 pm – 10:00 pm trasladar todas las cargas
que sean posible de esas horas para otras fuera de dicho horario pico.
El estudio de acomodo de carga permite conocer el comportamiento de la carga
conectada, su régimen de trabajo y las horas en que coinciden las diferentes cargas, con
estos elementos las empresas pueden establecer sus límites de demandas y consumos a
las diferentes horas del día, elaborados sobre bases más técnicas y acorde con sus
posibilidades reales.
Para la confección del gráfico de demanda (figura # 1) compuesta se tomaron
mediciones de un día típico de trabajo, el instrumento que se utilizó fue un “hookong”
Cantidad de kvar
Tensión (V)
Conexión
Fp promedio
logrado
Condensadores
Instalados
2 bancos de 40,9
kVAr = 81,8 kvar
440
Delta
0,93

45
3Φ que facilita mediciones de tensión, corriente, factor de potencia, potencia, para
obtener este gráfico primero se realizó la tabla de demanda horaria (tabla # 1), en la
cual:
1. Columna # 1 Nombre del departamento donde se encuentra el equipo.
2. Columna # 2 Nombre del equipo.
3. Columna # 3 Tensión (V) de chapa.
4. Columna # 4 Corriente (A) de chapa.
5. Columna # 5 Factor de potencia de chapa.
6. Columna # 6 Potencia (kW) de chapa.
7. Columna # 7 Tensión (V) de trabajo.
8. Columna # 8 Corriente (A) que consume el equipo cargado en régimen de
operación normal.
9. Columna # 9 Factor de potencia real con el equipo cargado en régimen de
operación normal.
10. Columna # 10 Potencia (kW) real con el equipo cargado en régimen de
operación normal.
11. Columna # 11 Horas de trabajo del equipo.

46
Tabla #1 Demanda Horaria
Departamento
Equipo
Datos de Chapa
Lectura
AM Horario de trabajo PM
Tensión
(V)
Corriente
(A)
Factor
de
potencia
kW
Tensión
(V)
Corriente
(A)
Factor de
potencia
kW
reales
kvar
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
PLANTA DE
PINTURA
Mezcladora Planetaria
460
19,5
0,86
13,3
460
10,7
0,8
6,8
5,1
6,8
6,8
6,8
6,8
Cowles # 1
460
32
0,85
21,6
460
19,3
0,75
11,5
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
Cowles # 2
460
29
0,85
19,6
460
15,3
0,8
9,8
7,3
9,8
9,8
9,8
9,8
Cowles # 3
460
29
0,85
19,6
460
13,3
0,75
8,0
7,0
8
8
8
8
Sistema hidraúlico del
cowler # 1
460
3,5
0,86
2,4
460
3,1
0,82
2,0
1,4
2
2
2
2
Sistema hidraúlico del
cowler # 2
460
3,5
0,86
2,4
460
3,1
0,82
2,0
1,4
2
2
2
2
Sistema hidraúlico del
cowler # 3
460
3,5
0,86
2,4
460
3,1
0,82
2,0
1,4
2
2
2
2
Molino de Rollos # 1
460
60
0,85
40,6
460
42
0,8
26,7
20,1
25,1
25,1
25,1
25,1
25,1
25,1
25,1
25,1
Molino de Rollos # 2
460
60
0,85
40,6
460
33,5
0,75
20,0
17,6
16
16
16
16
16
16
16
16
Molino de Arena # 1
460
35
0,85
23,7
460
23,3
0,75
13,9
12,3
13,9
13,9
13,9
13,9
13,9
13,9
Molino de Arena # 2
460
35
0,85
23,7
460
17,5
0,8
11,1
8,4
11,1
11
11
11
11
11
Molino de Arena # 3
460
35
0,85
23,7
460
20,0
0,75
11,9
10,5
11,9
12
12
12
12
12
Molino de Bolas de Acero #
205
460
18
0,86
12,3
460
12,7
0,75
7,6
6,7
7,6
7,6
7,6
7,6
7,6
7,6
7,6
7,6
7,6
7,6
7,6
7,6
7,6
7,6
7,6
Molino de Bolas de Porcel.
# 202
460
14
0,85
9,5
460
8,6
0,8
5,5
4,1
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
Molino de Bolas de Porcel.
# 203
460
8
0,87
5,5
460
6,0
0,8
3,8
2,9
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
Molino de Bolas de Porcel.
# 204
460
8,5
0,75
5,1
460
6,5
0,8
4,1
3,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
Molino de bolas de acero #
201
460
15
0,9
10,7
460
10,5
0,85
7,1
4,4
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
Bomba de Molinos de Bolas
460
4
0,85
2,7
460
2,5
0,75
1,5
1,3
1,5
1,5
1,5
Bomba de barniz de
460
15
0,86
10,3
460
11,3
0,82
7,4
5,1
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4

47
mezclado
Bomba de barniz de
molienda
460
22,5
0,86
15,4
460
20,7
0,82
13,5
9,4
13,5
13,5
13,5
13,5
Turbina de aire de
molienda
460
6,4
0,86
4,4
460
5,0
0,83
3,3
2,2
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
Turbina de aire de
mezclado
460
6,4
0,86
4,4
460
4,7
0,81
3,0
2,2
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Turbina de aire de llenado
460
6,4
0,86
4,4
460
4,3
0,8
2,7
2,1
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
2,7
Bomba de solvente de
mezclado
460
7,8
0,8
5,0
460
4,3
0,75
2,6
2,3
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
Bomba de Solvente de
molienda
460
3,2
0,85
2,2
460
2,6
0,8
1,7
1,3
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
Extractores de molienda(
nuevos).
460
1,5
0,86
1,0
460
1,2
0,8
0,8
0,6
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
Extractor de mezclado
460
1,9
0,86
1,3
460
1,5
0,8
1,0
0,7
1
1
1
1
1
Mezcladores 505
460
5,4
0,86
3,7
460
3,4
0,8
2,2
1,6
2,2
2,2
2,2
2,2
2,2
Mezcladores 506
460
5,4
0,86
3,7
460
2,9
0,8
1,8
1,4
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
Mezcladores 507
460
5,4
0,86
3,7
460
3,8
0,81
2,4
1,8
2,4
2,4
2,4
2,4
2,4
Mezcladores 508
460
5,4
0,86
3,7
460
3,3
0,8
2,1
1,6
2,1
2,1
2,1
2,1
2,1
Mezcladores 401
460
25
0,86
17,1
460
9,7
0,75
5,8
5,1
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
Mezcladores 551
460
25
0,86
17,1
460
9,4
0,75
5,6
4,9
5,6
5,6
5,6
5,6
5,6
Mezcladores 501
460
4,1
0,86
2,8
460
3,2
0,75
1,9
1,7
1,9
1,9
1,9
1,9
Mezcladores 502
460
4,1
0,86
2,8
460
3,2
0,75
1,9
1,7
1,9
1,9
1,9
1,9
Compresor de molienda
460
10
0,86
6,8
460
5,0
0,8
3,2
2,4
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
Compresor betico (16.5Kw)
9min*h
240
64
0,84
12,9
240
63,8
0,84
12,9
8,3
12,9
12,9
12,9
Presilladora
240
1,1
0,86
0,2
240
0,8
0,8
0,2
0,1
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
Llenadora
semiautomática(Motor).
240
5,1
0,86
1,1
240
4,2
0,75
0,8
0,7
0,8
0,8
0,8
0,8
Nevera de agua
240
3,7
0,84
0,7
240
2,3
0,8
0,4
0,3
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
Máquina Retractiladora
240
40
0,88
8,4
240
34,0
0,75
6,1
5,4
6,1
6,1
6,1
6,1
6,1
6,1
6,1
6,1
6,1
Horno del lab. de
220
30
0,89
5,9
220
15,0
0,8
2,6
2,0
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6

48
producción
BARNICES
Caldera 1
460
8,6
0,81
5,5
460
4,7
0,75
2,8
2,5
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
Caldera 2
460
8,6
0,81
5,5
460
4,5
0,81
2,9
2,1
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
Caldera 3
460
8,6
0,81
5,5
460
4,2
0,82
2,8
1,9
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
Caldera 4
460
8,6
0,81
5,5
460
4,5
0,8
2,9
2,2
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
Reductor mezclador de
barnices
460
13,2
0,83
8,7
460
12,4
0,8
7,9
5,9
7,9
7,9
7,9
7,9
Quemadores
240
1,53
0,85
0,3
240
1,1
0,75
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
Bomba 1
460
7
0,84
4,7
460
4,2
0,82
2,8
1,9
2,8
2,8
2,8
Bomba 2
460
10,2
0,82
6,7
460
7,6
0,75
4,5
4,0
4,5
4,5
4,5
OFICINAS DE
ECONOMÍA
Aires Acondicionados de
810 W
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Aire Acondicionado de
1220 W
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
Computadoras (5)
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
Alumbrado Oficinas (4)
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
Ventiladores (2)
0,18
0,18
0,18
0,18
0,18
0,18
0,18
0,18
0,18
0,18
Aire Acondicionado de
oficinas
6
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
COMEDOR
Cámara de Frio
(Enfriamiento)
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
Ventiladores de Techo (3)
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
Alumbrado exterior de 250
W
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Alumbrado de 32 W (9)
0,29
0,29
0,29
0,29
0,29
0,29
Alumbrado de 20 W (9)
0,18
0,18
0,18
0,18
0,18
0,18
Mesa Caliente
1
1
1
1
1
1
EQUIPOS
AUXILIARES
Bomba de agua industrial
1
12
12
12
12
12
Bomba de agua potable
5,6
5,6
5,6
5,6
DIRECCIÓN
Unidad de aire tipo mini-
split
1,25
1,25
1,25
1,25
1,25
1,25
1,25

49
Refrigerador
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
Fogón eléctrico
1,02
1,02
1,02
Alumbrado de 32 W (5)
0,16
0,16
0,16
0,16
0,16
0,16
Alumbrado de 20 W (1)
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
Computadoras (2)
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
Refrigerador
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
ALUMBRADO
EXTERIOR,
GARITAS Y
CASERIO
Bombillo de 250 W (16)
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
lámparas de 400 W (2)
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
Refrigerador
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
Lámparas de 32 W (1)
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
Caserío
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
Pizarra lumínica
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
LABORATORIO
Consola
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
Horno eléctrico 1
2
2
2
2
2
2
Horno eléctrico 2
2
2
2
2
2
2
Vibrador de galones
0,86
0,86
0,86
0,86
Alumbrado de 32 W (3)
0,09
0,09
0,09
0,09
0,09
0,09
0,09
0,09
0,09
0,09
Computadora
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
Refrigerador
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
Máquina pegatina
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
MANTENIMIENTO
Compresor
5,75
5,75
5,75
5,75
5,75
5,75
Computadora
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
Alumbrado de 32 W (3)
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
Planta de Soldar
3
3,00
3,00
3,00
3,00
ALMACEN DE
MATERIALES
INDIRECTOS
Alumbrado de 32 W (4)
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
Bomba de combustible
0,71
0,71
0,71
Moto-bomba de llenar los
tanques
0,74
0,74
0,74
0,74
ALMACEN DE
Bombillos de 250 W (20)
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5

50
PROD. TERMY MP
Refrigerador
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
OFICINAS PROD.
Y ABAST-VENTAS
Computadoras
0,17
0,17
0,17
0,17
Alumbrado de 32 W (6)
0,192
0,19
0,19
0,19
0,19
0,19
0,19
0,19
0,19
0,19
0,19
0,19
46
46
46
46
34
34
56
178
245
248
252
232
173
162
108
77
45
43
43
19
19,3
47,4
47
36
kW
totales
por hora

51
Figura 1. Curva de demanda de un día típico de trabajo.
0
50
100
150
200
250
300
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
kW Consumidos
Horas del Día
Tabla # 2. Resumen.
kW Totales
331,81
kvar Totales
210,68
kVA
355,96
Factor de
potencia
0,93
Carga Conectada
524,72
kvar de
condesadores
81,80
Demanda
máxima (kW)
252
Hora 11:00 am
Factor de
demanda %
48,03

52
Conclusiones y recomendaciones:
-. Se recomienda que todos los aires acondicionados se enciendan a partir de las 8:00 am
hasta las 11:00 am y de la 1:00 pm hasta las 4:00 pm para de esta forma disminuir el
pico entre las 11:00 am y la 1:00 pm.
-. Los molinos de bolas funcionan 16 horas diarias, pero para eliminar su influencia en
el horario pico estos comienzan a trabajar a las 2:00 pm, se desconectan de 6:00 pm
hasta las 10:00 pm, hasta las 6:00 am, lográndose de esta forma que no influyan en el
horario pico (11:00 am – 1:00 pm y de 6:00 pm – 10:00 pm).
-. Obsérvese en el gráfico de demanda horaria (ver tabla 1 y figura 1) que el pico
eléctrico de la fábrica se encuentra entre las 11:00 pm y 1:00 pm por lo que se
recomienda que se apaguen todos los equipos que estén encendidos innecesariamente
-. Se recomienda realizar estudios posteriores para analizar los motores que están
subcargados y su posible cambio.

53
3.8- Referencia.
[1]- Electric Load Management in Industry, Energy Efficiency, Leonardo Copper, enero
2019.
[2]- Sistemas Electrónico, Leonardo Casa Fernandez.
[3]- Manual para la confección y actualización de los estudios de control, regulación y
acomodo de carga eléctrica, Sub-dirección comercial, Unión de empresas de
transmisión y distribución, 1991.
[4]- Estudio del Desarrollo de las Redes de Distribución Primaria a partir de la
ubicación de la subestación 110/13,8 kV y una planta fuel-oil en la zona sur de la
Ciudad de Santi Spíritus, Yodelkis Ruiz Hernandez, 2008.
[5]- Curvas de carga y Generacion, https://catedras.facet.unt.edu.ar, consultado
24/4/2020.
[6] w.w.w.enerlike.htm/Acomodo de carga, consultado 30/1/2020.
[7]- Sistemas Eléctricos I, Dr. Héctor Silvio Llamo Laborí, La Habana, 2010.
[8]- Sistemas de Almacenamiento de Energía, Universidad de Villadolid, escuela de
ingenierías industriales, Departamento de Tecnología Electrónica, Guillermo Javier
Martín Chicharro, Julio 2016.
[9]- Generando ahorros a través de una gestión energética eficiente, informe interno,
marzo 2018.

54
3.9- Bibliografía.
- Sistemas Electrónico, Leonardo Casa Fernandez.
- Estudio del Desarrollo de las Redes de Distribución Primaria a partir de la
ubicación de la subestación 110/13,8 kV y una planta fuel-oil en la zona sur de
la Ciudad de Santi Spíritus, Yodelkis Ruiz Hernandez, 2008.
- Electric Load Management in Industry, Energy Efficiency, Leonardo Copper,
enero 2009.
- w.w.w.enerlike.htm/Acomodo de carga, consultado 30/1/2020.
- Sistemas de Almacenamiento de Energía, Universidad de Villadolid, escuela de
ingenierías industriales, Departamento de Tecnología Electrónica, Guillermo
Javier Martín Chicharro, Julio 2016.
- Generando ahorros a través de una gestión energética eficiente, informe interno,
marzo 2018.
- Feodorov A A. Rodríguez López, Eduard, Suministro Eléctrico de Empresas
Industriales, Editorial Pueblo y Educación, Ministerio de Educación Superior
(MES), 1980.
- https://uvadoc.uva.es/ consultado 30/1/2020.
- https://w.w.w.fundacionseres.org/lists/ consultado 30/1/2020.
- https://4.interreg-sudoe.eu/contenido-dinámico/librería-ficheros/ consultado
30/1/2020.
- https://cecu.es/publicaciones/guía-en-force.pdf. consultado 30/1/2020
- Curvas de Carga y generación, https://catedras.facet.unt.edu.ar consultado
24/2/2020
- Sistemas Eléctricos I, Dr. Héctor Silvio Llamo Laborí, La Habana, 2010.
- Manual para la confección y actualización de los estudios de control, regulación
y acomodo de carga eléctrica, Sub-dirección comercial, Unión de empresas de
transmisión y distribución, 1991.