Existen muchas maneras de enfrentar un programa de ahorro de energía, pero las gerencias de muchas PYMES piensan que su ejecución requiere de una inversión inicial que ellas necesitan para ampliar o sostener su mercado o su producción.

Esta opinión puede ser cierta si se mira el ahorro de energía como sustitución o modernización de tecnologías de servicios y productivas por otras más eficientes. Sin embargo, hay otro enfoque de reducir costos energéticos, no menos impactante en los costos de producción de la empresa y que no requiere inversión en tecnología, sino en conocimiento y procedimientos de planificación y control.

Esta vía permite obtener resultados similares al cambio tecnológico, pero en un lapso algo mayor. Significa recuperar bajos y medios potenciales de ahorro y sostenerlos durante un periodo tal que la multiplicación del ahorro obtenido por el tiempo se constituye en un capital importante para la empresa. Este camino tiene además la ventaja de que se convierte en cultura operativa de la organización, la cual puede ser trasladada al ahorro de otros recursos como agua, materias primas, subproductos, etc.

A continuación se exponen los diez principales pasos que se considera son aplicables en esta segunda vía en una PYME. Difiere de las recomendaciones habituales en que no se requiere inversión para su aplicación, más que una parte razonable del presupuesto ya destinado a mantenimiento, capacitación del personal y la inclusión de algunas tareas nuevas en los cargos con que cuenta la empresa. Con su implementación se asegura una reducción de sus consumos y costos.

Diez pasos para el ahorro de energía en las PYMES

Evaluar cuándo, cómo y dónde utiliza la energía

2. Aprovechar las oportunidades que le brinda la legislación y el entorno.

3. Evaluar la eficiencia en el uso de la energía

4. Planear la producción a ratas de bajos índices de consumo

5. Elaborar un presupuesto de energía apropiado
6. Hacer seguimiento efectivo del presupuesto de energía

7. Establecer metas sustentadas de reducción de costos

8. Hacer seguimiento efectivo para el cumplimiento de las metas en los Usos Significativos de la Energía -USE-.

9. Identificar y controlar las variables que impactan el consumo

10. Identificar y proyectar mejoras tecnológicas.

1. Evaluar cuándo, cómo y dónde utiliza la energía

Realice un balance general de energéticos: partiendo de los energéticos primarios hasta el uso final, identifique cuánto le cuesta cada uno de ellos mensualmente y cuánto representan esos costos en los de producción.

Un error común en la realización de este tipo de balances en las empresas es que se asigna mal el uso final de la energía.

En la figura debe tener en cuenta que el consumo que debe asignar a cada área de uso final es la energía que gasta, no la que ingresa al área. Ej. A los generadores de vapor en este diagrama entra 100% de la energía térmica, pero en ellos se gasta solo 31% para vencer las pérdidas, el resto se transforma en energía útil del vapor que pasa al sistema de distribución de vapor. A este entra 69% de la energía térmica, pero en él se pierde por transferencia de calor al medio solo 5%, el resto pasa al proceso siguiente donde sí se usa en su totalidad. De esta forma sabe dónde se usa realmente la energía y dónde existe el mayor potencial de reducción de su uso.

Identifique cuáles son los USE de su empresa: elabore un diagrama de Pareto por tipo de energético, de consumos estimados de procesos y de equipos; identifique qué equipos y qué procesos consumen más energía y trate de llegar al 20% de estos que consumen cerca del 80% de la energía.

En la figura se observa que en dos procesos que representan 33,3% del total se concentra el 86% del consumo de energía, por tanto, estos serán los USE y cualquier variación en el consumo que se produzca será por motivos de variaciones en estos dos procesos.

También se puede tomar la decisión de incluir un tercer proceso y ampliar a tres la cantidad de USE sobre los cuales se trabajará prioritariamente. En este caso sería sobre 50% de los procesos o equipos para controlar el 95% del consumo de energía. Todo depende de los recursos que se puedan destinar posteriormente al control del desempeño energético en los usos significativos identificados.

2. Aproveche las oportunidades que le brinda la legislación y el entorno

Revise en su factura energética: sector de consumo; cargos; tipo de usuario; factor de pérdidas; valores de corrección del equipo de medición. Si paga penalidad por consumo de energía reactiva; efectúe una auto facturación y verifique la facturación que recibe. Defina cuál es la tarifa horaria de consumo que más le conviene pagar. Prepare una base de datos de sus consumos hora a hora y día a día, identifique horas y días que más consume, asócielo con los eventos y revise si puede evitar estos o desplazarlos de la mayor tarifa horaria.

Revise si ya solicitó la deducción de la contribución de gas y de energía eléctrica en la facturación (Decreto 0654 de 2013 y Decreto 2915 de 2011).

Revise si los activos de transformación son suyos o compartidos para solicitar la tarifa adecuada (Resolución 097/2008 CREG).

Evalúe si puede cambiarse a un rango de consumo más económico de energía eléctrica o de gas natural.

Evalúe si le es posible cambiar de nivel de tensión (nivel 1 a nivel 2) con el objeto de mejorar su calidad de energía y bajar el costo de la tarifa de esta.

Aplique incentivos tributarios vigentes para realizar inversiones en aprovechamiento de calor residual o cambio de motores convencionales a motores de alta eficiencia (Ej. Resolución MADS – MME 186 de 2012 – Resolución UPME 563 de 2012). Evalué la posibilidad de acceder a incentivos tributarios por la inversión en fuentes no convencionales de energía y gestión eficiente de la energía (Ej. Ley 1715 de 2014).

Participe en programas gratuitos o subsidiados de eficiencia energética.

3. Evalúe su eficiencia en el uso de la energía

La mayor parte de las empresas que evalúan su desempeño energético lo hacen mediante uno o varios de los siguientes métodos:

Comparación mensual de los consumos absolutos de energía.
Comparación mensual de sus costos energéticos.
Comparación mensual de sus índices de consumo de energía (energía/unidad de producción).

Ninguna de estas formas de evaluación indica cómo ha sido la eficiencia en el uso de la energía, a no ser que coincida, en los meses que se compara, que la producción haya sido exactamente la misma. Esto se debe a la influencia del factor de carga en el consumo de energía, el cual indica que el consumo total de energía de una empresa, un proceso o un equipo está compuesto de dos tipos de consumo: fijo y variable.

El fijo es la energía necesaria a utilizar que no depende de la cantidad producida. Ej. Iluminación, ventilación, trabajo en vacío de motores eléctricos, arranque de equipos, pérdidas energéticas, etc. El variable es el que depende de la producción realizada, es decir para producir una tonelada en un tipo de proceso dado se requiere una cantidad de energía, que casi siempre es constante y que será mayor en la medida en que se produzcan más unidades.

Toda empresa, proceso o equipo tiene una capacidad de producción instalada y no siempre se trabaja al 100% de esta. El consumo fijo de energía es prácticamente independiente del aprovechamiento de la capacidad instalada en la mayoría de los procesos y equipos, mientras que la energía variable sí depende de ello.

Mientras mayor es el factor de carga (cantidad de producto elaborado/capacidad instalada de producción) mejor se aprovecha la cantidad de energía fija y viceversa. La cantidad de energía por unidad de producto será:

E/P = E fijo/P + E variable (P)/P

E variable (P): indica que esta energía depende de la cantidad de unidades de producción elaboradas.

E fijo: se refiere a la energía que no depende de la cantidad de unidades de producción ejecutadas.

Como se aprecia en la ecuación anterior, E/P será menor en la medida que P sea mayor y en esto consiste el impacto de la cantidad de unidades producidas en el índice de consumo de energía.

Si se presentan dos meses en los que la cantidad de unidades producidas es diferente y se comparan en cuanto a índice de consumo, no se puede deducir que el que tiene este menor fue el de mayor eficiencia. Únicamente podría ser posible si ese mes fue el de menor producción, de lo contrario no se sabría si lo que bajó el índice de consumo fue el mayor nivel de producción o el mejor uso de la energía.

La forma adecuada de medir la eficiencia en el uso de la energía no es comparando los resultados de un mes con respecto a otro, sino el resultado del consumo de un mes en relación con lo que en ese periodo se debería haber consumido para las unidades reales de producción. Eso solo se puede hacer si existe una línea base de consumo que permita saber cuánto se debería haber consumido en ese mes.

Para evaluar adecuadamente la eficiencia con que la empresa usa la energía es necesario elaborar la línea de base de consumo y determinar para el mes el indicador:

IDE=ELb * 100/E real

IDE: indicador de desempeño energético

ELB: consumo según línea base

Ereal: consumo real medido.

Para la línea base recomendamos utilizar el documento “Implementación de un Sistema de Gestión de la Energía. Guía con Base en la Norma ISO 50.001” [1].

En la práctica cotidiana de producción se nota, cuando la producción mensual aumenta, el índice de consumo (cantidad de energía/unidad producida) aparentemente “baja solo”, ¿por qué?

Ya se indicó que el índice de consumo tiene un componente fijo y uno variable. Este último reduce su valor con el incremento de la producción y el fijo no.

Para un proceso de remoción de estéril en una mina se obtuvo la siguiente expresión de comportamiento del índice de consumo:

IC = 1,1 KWh/BCM + 3670,4/P KWh/BCM

BCM: metros cúbicos de material

Trabajar con producciones superiores a 12 500 BCM/turno garantiza índices de 1KWh/BCM, por debajo se puede llegar hasta 12,5 veces más (Figura 5)

Figura 5. Comportamiento del índice de consumo energético de un proceso de remoción de estéril en palas eléctricas.

Para lograr esto se propone:

Elabore su gráfico de IC vs. P

Identifique la producción mensual mínima donde el IC es bajo y casi constante

Determine la rata de producción horaria correspondiente. Rata = P mes/horas trabajo mes

Planee sus procesos a esa rata como mínimo

Figura 5. Comportamiento del índice de consumo energético de un proceso de remoción de estéril en palas eléctricas.

Para lograr esto se propone:

Elabore su gráfico de IC vs. P

Identifique la producción mensual mínima donde el IC es bajo y casi constante

Determine la rata de producción horaria correspondiente. Rata = P mes/horas trabajo mes

Planee sus procesos a esa rata como mínimo

Utilizando la ecuación de la línea base E = 0,894 + P + 16 459 KWh/mes y teniendo la producción planificada para el año a presupuestar (dato que se puede obtener del área de producción de la empresa), se sustituye mes a mes el valor de producción en la ecuación de la línea base y se determina el consumo mensual presupuestado.

Luego, considerando la tarifa de energía mensual estimada se convierte el consumo en pesos y sumando todos los costos estimados mensuales de energía se determina el presupuesto anual en costos de energía. (Figura 8)

El error de elaborar el presupuesto según el método convencional puede superar el 20% del valor presupuestado, como ocurre en este caso.

Figura 9. Representación gráfica de la desviación del consumo de energía y producción presupuestada y real.

La desviación del valor presupuestado de la energía con respecto al real se determina así:

E1-Ep = (Et1-Ep ) – (Et1 – E1)

Et1: consumo de energía de la producción ejecutada P1, según línea base.

E1 – Ep = (m * P1 + Eo – m*Pp – Eo ) + (E1–Et1)

E1 – Ep = m*(P1 – Pp ) + (E1 – Et1)

Variación total del consumo = Variación del consumo por producción + variación del consumo por eficiencia

M * (P1-Pp): variación del consumo por producción

(E1 – Et1 ): variación del consumo por eficiencia

Es así como, conociendo la ecuación de la línea base con la cual se elaboró el presupuesto de consumo de la energía, es posible determinar cuánto de la variación del consumo real respecto al presupuestado se debió a variaciones de la producción real respecto a la presupuestada y cuánto a variaciones de la eficiencia, es decir, a la variación del consumo de energía real con respecto al consumo de energía según la línea base para la producción real.

Un seguimiento del presupuesto que aporta valor al desempeño energético es aquel que permite determinar cuándo hubo fallos en la eficiencia del uso de la energía para identificar sus causas y corregirlas, tal como se muestra en las tablas siguientes:

Figura 12. Línea base y línea meta de consumo de energía.
En la Figura 12 se observa que las ecuaciones de la línea base y la línea meta son:

Línea base: E = 0,4259 * P + 19961 KWh/día

Línea meta: 0,4028 * P + 15461 KWh/día

El potencial de ahorro es: 19 961 – 15 461 = 4500 KWh/día, que representa 6,54% del consumo promedio diario de ese proceso.

Este paso no solo consiste en medir y registrar al final de un periodo el valor consumido real y compararlo con el consumo anterior al establecimiento de la meta, sino que también significa poder monitorear el comportamiento hora a hora o día a día del desempeño energético, para que al final del mes o del lapso de evaluación establecido, no sorprenda el no cumplimiento de la meta.

El método que se explica a continuación permite monitorear, tanto el comportamiento del cumplimiento de las metas, como la identificación de la causa que puede provocar ese incumplimiento, en el preciso momento que esta se presenta; cuánto cuesta en energía la aparición de esa causa, y cuándo desaparece o se mitiga la misma.

Este método se denomina gráfico de tendencia del desempeño energético, el cual requiere para su elaboración haber realizado una línea de base de consumo de energía a nivel de empresa, proceso o equipo, según aplique. La línea se hace siempre de un periodo anterior al que se está evaluando el desempeño energético, pues precisamente sirve de referencia para conocer si este se está mejorando o empeorando.

• Elabore la línea de base diaria u horaria de consumo para el periodo base.
• Registre para el periodo actual el consumo de energía (Ereal) y la producción asociada (Preal), diario u horario.
• Determine el consumo que hubiera existido en el periodo base: Elb = m * Preal + Eo.
• Determine la desviación del consumo real comparativamente con el consumo de la línea base: Ereal – Elb.
• Halle la suma acumulada de las desviaciones de cada día o cada hora: Sum (Ereal – Elb) desde el día 1 hasta el día 30 del mes, o desde la hora 1 hasta las horas totales de trabajo mensual.
• Elabore el gráfico de tendencia (cada día u hora del mes registre el valor de la suma acumulada de las desviaciones).

Figura 13. Formato de registro de datos para elaboración de la tendencia del desempeño energético.

A continuación se presenta un ejemplo de evaluación mensual.

La línea base de este proceso fue de E = 0,706 * P + 140 794 KWh/mes y fue determinada con los datos de consumo y producción de cada uno de los 12 meses anteriores al periodo de evaluación que se muestra en la tabla.

Figura 14. Registro de datos para elaborar gráfico de desempeño energético.

El gráfico correspondiente a las sumas acumulativas de las diferencias Ereal – Elb de cada mes es el que se indica a continuación

Figura 15. Gráfico de seguimiento del  desempeño energético mensual.

En el gráfico se observa que:

• En enero se consumieron 58 227 KWh menos que la línea base establecida; no obstante, por un mal uso de la energía en el mes de febrero, este resultado se disminuyó ya que en este mes se sobreconsumieron 8373 KWh/mes con respecto a la línea base.
• En marzo, a causa de un buen desempeño energético, se redujo en 196 453 KWh el consumo acumulado de los meses de enero, febrero y marzo con respecto a la línea base.
• En abril se produjo el peor desempeño energético de todos los meses, se debería haber obtenido un ahorro acumulado respecto a la línea base cercano a los 350 000 KWh, pero solo fue de 151 419 KWh. Este comportamiento se debió a que en abril se produjo un desahorro de 45 033 KWh/mes respecto a la línea base.
• En mayo se produjo una mejora en el desempeño energético respecto a la línea base de 6299 KWh/mes, lo que incrementó el ahorro acumulado hasta febrero, llegando a los 157 718 KWh.
• En junio se produjo un mal desempeño energético, ya que se debería haber mejorado el ahorro acumulado en aproximadamente 170 000 KWh y solo fue de 58 339 KWh. Esto a causa de que con respecto a la línea de base junio consumió 99 378 KWh/mes de más.
• Al final del periodo de evaluación (septiembre), se sobreconsumió en energía 23 769 KWh con respecto a la línea base, a pesar de existir meses, como marzo, en el que se mejoró el consumo con respecto a la línea de base en 146 399 KWh.

Las metas de reducción de consumos energéticos en las empresas habitualmente tienen su soporte en los cambios tecnológicos que serán efectuados para mejorar la eficiencia energética de equipos o líneas de producción, o también en el resultado esperado de programas o servicios específicos de reducción de fugas o corrección de aislamientos, afinamientos de sistemas de control, etc., en las que se estima un impacto que se planifica como meta de reducción de consumo.

Sin embargo, si se analizara con más detenimiento la variabilidad del consumo energético en relación con la producción ejecutada a nivel de empresa, proceso o equipo, se estaría en capacidad de advertir que en muchas ocasiones, para un mismo valor de la producción realizada en un mismo equipo o proceso y con los mismos operadores, se pueden tener consumos de energía muy diferentes. La pregunta clave es: ¿a qué se debe esto?

Una respuesta posible es que existen parámetros operacionales y del estado técnico de los equipos de mayor uso de energía del proceso que pueden variar, a pesar de que la cantidad producida sea la misma.

Ejemplos de esto pueden ser, entre otros: el nivel de suciedad de filtros, los tiempos de arranque, los tiempos de cambio de producto, la calidad de la energía eléctrica, la composición de la materia prima. Estos cambios no afectarán la cantidad de producto elaborado, pero sí el consumo de energía.

Veamos un equipo como un generador de vapor.

Se puede entregar una cantidad de vapor al proceso en condiciones operativas óptimas como: excelente relación aire/combustible; alta temperatura de agua de alimentación; régimen de purgas adecuado y tubos de caldera limpios. Pero también se puede entregar la misma cantidad de vapor en condiciones de: relación aire/combustible alta; baja temperatura de agua de alimentación; régimen de purga en exceso y tubos de caldera sucios. Lo que sucederá en este segundo caso es que la cantidad de combustible consumido en la caldera, para poder entregar la misma cantidad de vapor, será mucho mayor que en el primero.

Este paso no solo consiste en medir y registrar al final de un periodo el valor consumido real y compararlo con el consumo anterior al establecimiento de la meta, sino que también significa poder monitorear el comportamiento hora a hora o día a día del desempeño energético, para que al final del mes o del lapso de evaluación establecido, no sorprenda el no cumplimiento de la meta.

El método que se explica a continuación permite monitorear, tanto el comportamiento del cumplimiento de las metas, como la identificación de la causa que puede provocar ese incumplimiento, en el preciso momento que esta se presenta; cuánto cuesta en energía la aparición de esa causa, y cuándo desaparece o se mitiga la misma.

Este método se denomina gráfico de tendencia del desempeño energético, el cual requiere para su elaboración haber realizado una línea de base de consumo de energía a nivel de empresa, proceso o equipo, según aplique. La línea se hace siempre de un periodo anterior al que se está evaluando el desempeño energético, pues precisamente sirve de referencia para conocer si este se está mejorando o empeorando.

• Elabore la línea de base diaria u horaria de consumo para el periodo base.
• Registre para el periodo actual el consumo de energía (Ereal) y la producción asociada (Preal), diario u horario.
• Determine el consumo que hubiera existido en el periodo base: Elb = m * Preal + Eo.
• Determine la desviación del consumo real comparativamente con el consumo de la línea base: Ereal – Elb.
• Halle la suma acumulada de las desviaciones de cada día o cada hora: Sum (Ereal – Elb) desde el día 1 hasta el día 30 del mes, o desde la hora 1 hasta las horas totales de trabajo mensual.
• Elabore el gráfico de tendencia (cada día u hora del mes registre el valor de la suma acumulada de las desviaciones).

A continuación se presenta un ejemplo de evaluación mensual.

La línea base de este proceso fue de E = 0,706 * P + 140 794 KWh/mes y fue determinada con los datos de consumo y producción de cada uno de los 12 meses anteriores al periodo de evaluación que se muestra en la tabla.

El gráfico correspondiente a las sumas acumulativas de las diferencias Ereal – Elb de cada mes es el que se indica a continuación

En el gráfico se observa que:

Las variables que impactan el consumo de energía de una empresa, un proceso o un equipo son aquellas que mueven el consumo de energía de los USE.

Aplicando el método del gráfico de tendencia del desempeño energético en estos usos significativos, con un periodo adecuado (horario o diario) de observación y registro de los cambios operacionales, de mantenimiento o eventos, es posible establecer las variables operacionales que producen cambios en el consumo energético de estos equipos y por tanto a nivel de empresa.

Una vez conseguidas las variables de impacto es necesario discriminar cuáles de estas tienen posibilidad de control y cuáles no. A las primeras se les establecen criterios de operación, que son reglas operacionales o valores límites superiores e inferiores, entre los cuales el desempeño energético no se afecta significativamente.

• Ejemplos de variables que impactan el consumo en líneas de producción o procesos pueden ser: tiempos perdidos, tiempos de cambios de productos, tiempos de arranque de equipos, tiempos de trabajo en vacío, bajos factores de carga, cantidad de rechazos, cantidad de reprocesos, uso de equipos menos eficientes, coordinación del área de servicios con la de producción para coordinación de demandas.
• En aquellos equipos de servicio energético, que son USE, las variables que impactan el consumo están relacionadas con las mismas que provocan la ineficiencia energética: Ej. En bombas, los regímenes de trabajo fuera de su zona óptima de operación; en compresores, la alta temperatura de succión del aire, las fugas de aire en el sistema, el tipo de regulación de régimen de trabajo del compresor; en calderas, el régimen de purgas, la temperatura de gases de combustión, la relación aire combustible, etc.

Un ejemplo de establecimiento de un procedimiento operacional para el control de estas variables en un uso significativo de energía de una empresa, es el que se muestra en la siguiente tabla para el caso de un generador de vapor.

Figura 16. Formato de registro para el control operacional de variables que impactan el consumo de energía en un uso significativo de energía.

Identifique y proyecte mejoras tecnológicas

La identificación de estas mejoras se hace a partir de un diagnóstico energético a los USE efectuado generalmente por personal especializado.