“UTILIZACION DE LA FIBRA DE CABUYA EN LA CONSTRUCCION DE UN TABLEROCONTROL ELECTRICO.”

Universidad de Fuerzas Armadas ESPE Departamento de Ciencias de la Energía y Mecánica

Quijano y Ordoñez y Marqués de Maénza s/n Latacunga – Ecuador

RESUMEN:El objetivo del presente trabajo es desometer a la fibra de cabuya a tratamientosquímicos como: blanqueo químico, tintura ysuavizado; con el fin de brindar unaflexibilidad, mejorar su suavidad y darle unvalor agregado a las artesanías. Se refiere alestudio y obtención de la fibra de cabuya, elcual nos servirá de soporte teórico paraentender todo el proceso por el queatraviesa la planta de cabuya para serclasificada de acuerdo a su calidad paraposteriormente empacarla. Analiza y describe los posibles tratamientosquímicos y mecánicos que puede sometersela fibra. Se detallan todos los procesos, quela fibra de cabuya debe someterse para laobtención del producto terminado que es elhilo. Además se analiza las ventajas ydesventajas que tiene el proceso artesanal eindustrial. Con respecto a la faseexperimental, la fibra de cabuya fuepreviamente sacudida, con el objetivo deeliminar una gran cantidad de materiasextrañas que acompañan a la fibra, con elfin de que estas no interfieran en losdiferentes procesos y controles que sesomete la fibra.

Palabra Clave: Gestión Energética, Ahorro de energía,NAFTA, MCI.

ABSTRACT

The sparing effect of energy includes energymanagement system with the aim ofreducing rates of energy consumption inmechanical craft workshops; is a multiplierfactor in other manufacturing applications,where the same efficiency criteria involved,whether in organizational restructuring,redesign or replacement of electricalequipment based on national or foreignstandards, achieving performance increaseof installed capacity of artisanal workshopsor mechanical no, it has national scope, as itentails the sole purpose, to make ourenvironment more livable environment.

Keyword: Energy Management, Energy saving, NAFTA,MCI.

I. INTRODUCCIÓN

El taller mecánico de Grupo Matrix(TM-GM)al igual que otras empresas, cuenta conrecursos humanos jóvenes, y tiene el interésde mejorar sus procesos productivos, con elafán de ser competitiva, eficiente y eficaz,con protección y cuidado del medioambiente. Eliminar esta problemática resulta muydifícil y sobre todo costosa, por lo que laprevención es el mejor camino para evitarque nuestro planeta se congestione congases de efecto invernadero.

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La implementación del plan operativo deeficiencia energética en los diferentesambientes productivos, llámense residenciaso talleres mecánicos; pretende alcanzar unalto impacto económico y social, capaz deser palpados por todos sus colaboradores.

A. Evaluar el índice de consumoenergético.

Esta investigación se orientó en base a losregistros de consumo de energía eléctrica,para determinar el nivel de deterioro de losíndices de consumo, los mismos que arrojandatos para la elaboración de un diagramade Pareto, se observa en la siguiente figura,una particular línea de tendencia.

Figura 1: Pareto de consumos y gastosFuente: Univ. Cienfuegos-Cuba

El análisis del índice de consumo que semuestra, indica que 5 valores (41,6%) soninferiores al valor medio real (66.8Kw-h/HDO) del consumidor, pero el valorinferior obtenido de 40,5 Kw-h/HDO essuperior a la marca de la cadena-tradicional(30 Kw-h/HDO). Esto equivale a un sobreconsumo de 35%. Tomando como referencia el valor medio decomportamiento real el sobre consumo es deun 122%.

Figura 2: Pareto de consumos y gastosFuente: Univ. Cienfuegos-Cuba

Se presenta una panorámica de la situacióngeneral del consumo energético endeterminados países, tal es el caso de Cuba,que tiene cierta similitud con Ecuador. ¿Qué se entiende como un consumoenergético eficiente y responsable?

Evidentemente, una de las definiciones odescripciones más lógicas sería la deconsumir únicamente lo necesario. Perorealmente hay que tener claro qué es lacantidad de energía responsable que unopuede consumir. Reiterando, qué esrealmente lo necesario en un hogar, oficinao industria.

Tomadode,http://www.google.com.ec/urlFes.wikipedia.org.Soldadura_manual_de_metal_por_arco. Figura 3: Soldadura- proceso de alto consumo de energía.

B. Leyes y planes de ahorro.

Lo cierto es que desde hace más de dosdécadas tanto el gobierno nacional, como launión europea pusieron en marcha

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programas de ahorro energético paradefinir y concienciar a la sociedad en buscade un consumo energético eficiente yresponsable. Saber qué hay que hacer parareducir este gasto, tener claro que laelectricidad no es un bien imperecedero ymeditar en ciertas medidas de ahorro quepueden ayudar no sólo a las economíasparticulares sino también al mantenimientoy sostenibilidad del planeta.

Medidas técnicas organizativas.

Figura 4: Organigrama para un agestión eficiente deenergía.Fuente: Esquema de la NORMA ISO 50001.

Ahorro de energía eléctrica.Lo cierto es que en la actualidad hay ciertoshábitos como el de comprarelectrodomésticos de clase energéticaeficiente o la de sustituir las bombillas porlas de bajo consumo que ya están más queinstauradas en la sociedad. Pero aún así hayque continuar en la línea de definir conmayor énfasis qué es realmente el consumoenergético eficiente y trabajar en laresponsabilidad que cada uno comoconsumidor tiene y qué puede aportar, ya noa su propio bolsillo que también esimportante, sino sobre todo a lasostenibilidad y al medio ambiente.

Causas que afectan la validez del índicede control.

No tomar en consideración lainfluencia de la temperaturaambiente.

Herramientas de diferentes tamañosy consumos energéticos sonconsideradas iguales a los efectos delíndice.

La iluminación natural. No tomar en cuenta en el índice,

otros servicios que tienen un altoconsumo energético, como son losespacios de exhibición de máquinas,sistemas de alarma contra atracos,estufa eléctrica, radios transistores.

Etc.

Oportunidades de Ahorro.

Cualquiera oportunidad ahorro esimportante en todo tipo de economía.

Figura 5: El ahorro es fundamental.Fuente:http://www.econintsa.ec/eficiencia-energetica-y-desarrollo-sostenible-en-el-ecuador

C. Mala calidad de energía.Una mala calidad de energía provoca:

Generación de corrientes armónicas. Fugas de corriente en la red de

tierra. Variaciones de voltaje

Estos fenómenos técnicos ocurren por dosrazones principalmente:

La instalación de equipo electrónicoen un ambiente determinado sin

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haber hecho las modificacionesnecesarias en la instalación eléctrica,de tal manera que no hay unequilibrio entre el consumo deenergía y la instalación que soportaeste consumo.

La construcción de edificaciones sinel conocimiento de la carga eléctricaque se requerirá.

Opciones para solucionar los problemasde calidad de energía.

Estudio de la calidad de la energía conanalizadores trifásicos portátiles ayudan amonitorear y analizar la calidad de laenergía eléctrica.

Figura 6: analizador de redes eléctricas.

Fuente: Tomado de UNIVERSIDAD NACIONAL DEINGENIERÍA

Ing. JORGE COSCO GRIMANEY

II. DESARROLLO A. ADQUISICIÓN DE MEDICIONES

Para la adquisición de mediciones eléctricasse utiliza un analizador de redes OEMC8345 (IPAD), para conocer la calidad de laenergía para un caso particular, con el fin deasignar valores de condición actual en unsistema de consumo como el caso del tallermecánico de la ensambladora GrupoMatrix(EMLC-GM) en la provincia dePichincha-Ecuador.

TRANSITORIOS

(IMPULSOS / PICOS)DEFINICIÓN:Voltaje alto y angosto o impulso de corriente superimpuesto en la onda de CA

CAUSAS:Conmutación en la compañía eléctrica

Arco causado por una soldadora Apertura o cierre de un contactor Arranque de equipo industrial pesado Rayos

EFECTOS:Falla o daños al equipo, bloqueo del sistema,corrupción/pérdida de datos y fatiga decomponentes que pueden causar fallas.

SOLUCIONES:Supresor TVSS, Transformadores deaislamiento*, estabilizador UPS

Fuente: Ing. JORGE COSCO GRIMANEYFigura 7: Alegoría de transitorios.

SOBREVOLTAJE(AUMENTOS MOMENTÁNEOS)

DEFINICIÓN:Aumento provisorio del voltaje RMS, puededurar varios ciclos

CAUSAS:Apagado de cargas grandes (motores, aireacondicionado, etc.)Compañía eléctrica dejando caer la carga

EFECTOS:Daño permanente a equipos y demás

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artículos eléctricos

SOLUCIONES:Regulador de voltaje/acondicionador de energíaEstabilizador UPS con regulación de voltaje

ARMÓNICOS

DEFINICIÓN:Distorsión de la onda sinusoidal.

CAUSAS:Suministros eléctricos conmutadosCargas no lineales

EFECTOS:Alta corriente, conductores neutros y transformadores sobrecalentados, distorsión de voltaje, cortacircuito, pérdida de capacidad del sistema.

SOLUCIONES:Estabilizador UPS en línea, Reactor de línea,Filtros activos Transformadores ferrorresonantes

FACTOR DE POTENCIA

Un bajo factor de potencia significa pérdidasde energía, lo que afecta la eficiencia en laoperación del sistema eléctrico. Se penalizacon un recargo adicional en la facturaeléctrica a las empresas que tengan unfactor de potencia inferior a 0.9 o 0.95 segúnsu potencia demandada.

III . PROCEDIMIENTO / MEDICIONES

A. Sistema de Suministro de energía.

Está compuesto por tres partesfundamentales:1. Iluminación.2. Características técnicas de equipos y máquinas.3. Red para el fluido eléctrico.

Algunas mediciones que se pueden realizarmediante un analizador de carga, en estecaso el OMC 8345 con su programa Q Logic,como se presenta en la figura 8.

Fuente: Hernán MoralesFigura 8: Medidas de frecuencia en EMLC-GM.

Importante la referencia de valores dadospor la tabla de la IEEE, para advertircualquier diferencia cada uno de losparámetro. Ponemos varios:

Fuente: Hernán MoralesFigura 9: Medidas de potencia activa EMLC-GM.

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Fuente: Hernán MoralesFigura 10: Medidas de armónicos en EMLC-GM.

Fuente: Hernán MoralesFigura 11: Medidas de flickers EMLC-GM.

VALORES DE REFERENCIA – CALIDAD DE LA

ENERGÍAPARAMETRO VALOR NOMINAL VALOR

ACEPTADO

Tensión de

corriente

alterna

>220V kV(EAT)

200kV≤(AT)≥57,

5 kV

57,5kV≤(MT)>10

00 V

1000 V

≤(BT)>25 V

RANGO +10%

y – 10%

para baja y

media

tensión

según CREG

024

(modificaci

ón CREG

070-98)Frecuencia 60hz 59,8-60,2

Armónicos

de tensión

(THDv)

120 V<Vn≤69 kV

69 kV<Vn≤

161kV

Vn>161 kV

5%

2,5%

1,5%

Distorsión

de

corriente

(desde 120

Relación

Icc/IL<20

Relación

5 TDD

(Distorsión

total de

a 69 kV) Icc/IL 20-50

Relación

Icc/IL 50-100

Relación

Icc/IL 100-

1000

Relación

Icc/IL>1000

demanda)

8,0 TDD

12,0 TDD

15,0 TDD

20,0 TDD

Desbalance

de tensión

Tensión > 62

Kv

Tensión < 62

Kv

≤0,5%

≤0,2%

Desbalance

de

corriente

Tensión > 62

Kv

Tensión < 62

Kv

≤5%

≤20%

Factor de

potencia

Inductivo

Capacitivo

0,9≤fp≥1

0,9≤fp≥1

Flicker Tensión >69

Tensión <69

0,8 p.u.

Plt

1,0 p.u.

Plt

Fuente: IEEE Tabla 1: CALIDAD DE LA ENERGÍA

B. DISEÑO ELÉCTRICO.

Este analizador registró una serie deparámetros eléctricos secuenciales tomandodatos cada 5 minutos lo que equivale a2016 mediciones. Los datos fueronevaluados y es importante conocer cuálesson las posibles causas que ocasionanpérdidas en el sistema, con el fin de realizaruna simulación y un diseño más acertado.

Como elementos de partida se toma lainstalación eléctrica en su situación actual.

En el diseño propuesto, se observa laadaptabilidad del diagrama unifilar para losdiferentes tamaños de conductores y

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consumidores, como se muestra en la figura12.

220V CR 40/40 A

RED PÚBLICA 75kVA

CONTADOR BIFÁSICO RED PÚBLICA

AM OLADORA

110v/10A

TALADRO DE

BANCO 110v/10A

SOLDADORA 110v/60A 220v/45A; 6600w/9900w

COM PRESOR 110v/60A

COM PUTADORA 110v/10A

ALUM BRADO

110v/11A

SISTEM A DE

VIGILANCIA 110v/10A

2da Fase desconectada

1ra Fase conectada

CORTADORA-TROZADORA

2000 W

Otros Usuarios

110V CR 40 A

Fuente: Hernán MoralesFigura 12: Estado actual de suministro en el tallermecánico artesanal en EMLC-GM.

Un análisis preliminar sugiere un balanceode cargas para aprovechar las dos fases. Dela siguiente manera:

220V CR 40/40 A

RED PÚBLICA 75KvA

M EDIDOR BIFÁSICO RED PÚBLICA

AM OLADORA 110v/10A TALADRO

DE BANCO 110v/10ª- 0,5 hp

SOLDADORA 110v/60A 220v/45A; 6600w/9900w

COM PRESOR 110v/60A 2 hp

COM PUTADORA 110v/10A

ALUM BRADO 110v/11A- 2Tx40W

SISTEM A DE VIGILANCIA 110v/10A

2da Fase conectada

1ra Fase conectada

CORTADORA-TROZADORA 120V-2000 W

110V CR 40 A

Otros Usuarios

Fuente: Hernán MoralesFigura 13: Diseño sugerido para suministro de energía en

el taller mecánico artesanal en EMLC-GM.

Fuente: Easy PowerFigura14: Software para analizar circuitos de BT.

En la figura 14, podemos apreciar unsimulador donde se pone en evidenciapuntos o tramos calientes, que nos adviertela presencia de diferentes tipos de pérdidasy/o fallas en el sistema eléctrico, al tratarcon este tipo de portador.

IV. SOLUCIONES PARA TENER CALIDAD DEENERGÍA

PUESTA A TIERRA AISLADA

DEFINICIÓN:

La denominación “Puesta a Tierra”comprende cualquier unión metálicadirecta, sin fusible ni protección alguna,de sección suficiente, entre una parte deuna instalación y un electrodo o placametálica enterrado en el suelo, dedimensiones y situación tales que, entodo momento, pueda asegurarse que elconjunto está prácticamente al mismopotencial de la tierra.

PROBLEMAS RESUELTOS:

Ruido e impulsos en modo comúnprovenientes de otros equipos en el sistema de puesta a tierra

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Fuente: Ing. JORGE COSCO GRIMANEYFigura 15: Puesta a tierra.

SUPRESOR DE SOBREVOLTAJE TRANSITORIO

DEFINICIÓN:

Dispositivo que bloquea el voltaje en unnivel seguro durante un impulso

PROBLEMAS RESUELTOS:

Impulsos y rayos

Fuente: Ing. JORGE COSCO GRIMANEY Figura 16: Supresor de sobrevoltaje transitorio

TRANSFORMADOR DE VOLTAJE CONSTANTE(FERRORRESONANTE)

DEFINICIÓN:

Transformador diseñado con regulaciónde voltaje inherente

PROBLEMAS RESUELTOS:

Impulsos, ruido, sobrevoltajes, caídasmomentáneas, reducciones planificadasy armónicos

Resuelve el 95% de los

problemas de energía

Fuente: JORGE COSCO GRIMANEYFigura 17: Transformador para sobrevoltajes.

SUMINISTRO ELÉCTRICO ININTERRUMPIBLE(UPS)

DEFINICIÓN:

Dispositivo que posee una batería paradar respaldo durante una interrupcióndel suministro.

PROBLEMAS RESUELTOS:

Interrupciones del suministro (limitado ala duración de la batería). Impulsos,ruido, sobrevoltajes, caídasmomentáneas, reducciones planificadasy armónicos (dependiendo de latecnología UPS)

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Fuente: Ing. JORGE COSCO GRIMANEY Figura 18: UPS

C. UBICACION

A decir del Ing. JORGE COSCO GRIMANEYlos lugares más apropiados para instalarestos equipos son los siguientes:

Entrada del servicio Supresores TVSS Clase C Estabilizador UPS grande Generador (o 2ª línea

eléctrica)Tableros de Distribución

Transformadores deaislamiento

Supresores TVSS Clase B Acondicionadores de energía

Salas de control/procesamiento Transformadores de

aislamiento Supresores TVSS Clase B Estabilizadores UPS Acondicionador de energía Estabilizadores UPS

Punto de carga Acondicionadores de energía Estabilizadores UPS Supresores TVSS Clase A Transformadores de

aislamientoEl mencionado experto es enfático alseñalar que: ¡Una sola solución no bastapara asegurar un suministro confiable!,ya que hay razones de peso para estasdecisiones, y la mayoría sino todas seajustan a las normas nacionales y

extranjeras de uso de energía, ISO50001, OSHAS, IEEE, etc. V. CONCLUSIONES.

Para trabajos donde la soldadura es elmayor consumidor: Se sugiere dosniveles de potencia.• En espesores delgados, bajar lapotencia de soldeo de 350mA a 250mAreduce el consumo diario total deelectricidad de aproximadamente 1800kW-h a 1500 kW-h, lo que significa unareducción del consumo de energía deaproximadamente 300 kW-h por día. • El ahorro se estima con los valoresmedios de los consumos durante laspruebas.1. Ahorro de energía ----- 242,1 kW-h/día.2. Por ciento de ahorro -------- 13,3 %3. Valor del ahorro/ día ---------26,70$/día.4. Valor del ahorro/ mes ------801,0$/mes.• Reduce el consumo en 13,54Kw-h/hora. (26%)• El ciclo de trabajo va de un 66%(250mA) a un 85% (350mA).• Alargar el ciclo de trabajoincrementa la eficiencia, reduce losarranques, paradas y los gastos demantenimiento.• Al precio medio del Kw-h del tallermecánico de 0,1103 $/kw-h significareducir los gastos 1 358,14 $USD/mes.Todo dependerá del escenario deconsumo del portador electricidad.

BIBLIOGRAFÍA

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[1]http://www.ambiente.gov.ar/archivos/web/trabajo/file/delegados%20ambientales/Guia-ENERGIA.pdf

[2]http://www.weg.net/ec/Sobre-WEG/Politicas/Politicas/Eficiencia-Energetica

[3]http://www.econintsa.ec/eficiencia-energetica-y-desarrollo-sostenible-en-el-ecuador/

[4]http://www.xpocorp.com/energia.html

[5]http://www.consumoteca.com/suministros/ahorro-energetico/ahorro-de-energia

[6]http://www.consumoteca.com/suministros/ahorro-energetico/ahorro-de-energia

[7]http://www.google.com.ec/search?q=que+significa+ahorro+de+energia&hl=es-419&gbv=2&rlz=1R2SNNT_enEC547&oq=que+significa+ahorro&gs_l=heirloom-serp.1.2.0l9.8908.10624.0.14368.6.6.0.0.0.0.265.1233.2-5.5.0....0...1ac.1.24.heirloom-serp..1.5.1233.CbqycWSB-YY

[8] UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA/Ing. JORGE COSCO GRIMANEY

BIOGRAFÍA.

Hernán Morales,nació en la ciudad deRiobamba, Ecuador. Esingeniero Mecánico, DplmdoSupr en Gestión delaprendizaje univ. Egdo MstGestión de la energía, EgdoMst en Proyectos Prod y Soc.Docente Tiempo parcial en laUniversidad de FuerzasArmadas ESPE – Latacunga.

Registro de la publicaciónFecha recepción 02 Diciembre 2014Fecha aceptación 26 Noviembre

2014Revisado por:

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