Los motores eléctricos son los mayores consumidores de energía eléctrica en el sector industrial e importantes consumidores en edificaciones comerciales y de servicios. Aproximadamente entre el 80% del consumo de energía eléctrica en una industria corresponde a equipos electromotrices acoplados a motores eléctricos, tales como: ventiladores, bombas, compresores, bandas transportadoras, etc. De ahí la importancia de identificar y evaluar las oportunidades de ahorro de energía en estos sistemas. En los últimos años la eficiencia energética ha mejorado sustancialmente, de manera que un motor de eficiencia Premium permite lograr ahorro hasta de un 12%. En esta presentación se analizara este tema de gran relevancia para los consumidores de energía eléctrica.

1. Análisis de factibilidad técnica y
rentabilidad financiera por la sustitución
de motores eléctricos ineficientes por
otros d alta eficiencia NEMA Premium
t de lt fi i i P i
ING. ALFREDO AGUILAR GALVAN
Ingeniería Energética Integral, S.A. de C.V.
Lucerna No. 62 – 5º Piso, Col. Juárez, México, D.F., CP 06600
Tel. 57 05 21 61, 57 05 17 06, Fax 57 05 16 89

2. El ahorro de energía
g
en motores eléctricos es
trascendental en los programas
p g
de Eficiencia Energética.
Representan el 80% del consumo Industrial

3. Energía Eléctrica
Entrante
Potencia Sale
Eficiencia =
Potencia Entra
Pérdidas
Energía Mecánica
Saliente

4. Potencia Sale
Eficiencia =
Potencia Entra
Comparativo de Eficiencia
100
95
90
Eficiencia %
85
80
75
Estándar Alta Eficiencia Premium
70
HP
65
1 3 5 10 15 20 30 50 75 100 150 200

5. Información de 1000 motores diagnosticados
Potencia de
Cantidad
motor en HP
3 29
5 122 Distribución de Motores por Potencia Nominal
7.5 121 180
10 157
160 157
15 138
20 117 138
140
25 52 122 121
120 117
30 48
Númer de Motores
40 30
100
50 46
ro
60 30 80
75 44
100 31 60
52
48 46 44
125 7
40
30 30 31
150 13 29
200 10 20 13
10
7
250 4 4 5
2 2
1
300 5 0
3 5 7.5 10 15 20 25 30 40 50 60 75 100 125 150 200 250 300 350 400 500
350 1 Potencia del Motor en HP
P t i d lM t
400 2
500 2
Total 1009

6. Determinación d l F t d C
D t i ió del Factor de Carga
Potencia real entregada
Factor de C arg a =
Potencia de placa del motor
RPMsin cronas − RPMmedidas
Factor de c arg a =
RPMsin cronas − RPMde placa
Potencia medida
Factor de C arg a =
Potencia placa
eficiencia al 100%

7. Relación Factor de Carga vs. Eficiencia
Factor de Carga y Eficiencia en Motores Estándar
100
90
Factor de Potencia %
80
70 5 HP
10 HP
15 HP
60
20 HP
25 HP
50 30 HP
40 HP
50 HP
40
25% 50% 75% 100%
Factor de Carga

8. Factor de Carga de los motores estudiados
Número d Motores según Factor de Carga
Nú de M t ú F t d C
350
Rango Factor de Carga No. De Motores % sobre el Total
menor al 40% 292 28.94%
300 292 del 40% al 50% 126 12.49%
del 50% al 55% 69 6.84%
del 55% al 60% 63 6.24%
250 del 60% al 65% 58 5.75%
del 65% al 70% 49 4.86%
del 70% al 75% 71 7.04%
200 del 75% al 80% 80 7.93%
del 80% al 85% 44 4.36%
del 85% al 90% 41 4.06%
150 del 90% al 95% 32 3.17%
126
del 95% al 100% 30 2.97%
En sobre carga > 100% 54 5.35%
100 80 TOTAL 1009 100%
69 71
63 58
49 54
44 41
50 32 30
0
menor al 40%
del 40% al 50%
del 50% al 55%
del 55% al 60%
del 60% al 65%
del 65% al 70%
del 70% al 75%
del 75% al 80%
del 80% al 85%
del 85% al 90%
del 90% al 95%
del 95% al 100%
En sobre carga >
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
100%%

9. Resumen
41%,
41% con factor de carga menor al 50%;
24% trabaja entre el 50 y 70%
19% entre 70 y 85% de carga
(
(rango de mayor eficiencia)
g y )
16% opera con sobrecarga y con riesgo a la
avería.
avería

10. Causas más comunes
1. La maquinaria original puede producir diversos tipos de producto, pero
se especializa en un grupo.
2. Se prefriere mayor capacidad para asegurar cumplir con las
condiciones esperadas de trabajo.
3. Casi nunca se hace una evaluación de la potencia requerida.
4. Se deja la selección de equipos a vendedores que no aplican los
criterios de eficiencia energética,
it i d fi i i éti
5. Pocas empresas contratan empresas de ingeniería.
6. Cuando se avería un equipo el reemplazo adecuado no esta disponible
y se instala un motor de mayor potencia.
7. Las condiciones de producción cambian, pero no se cambian los
motores.
8. Se desprecia el costo de operación, no dando importancia al ahorro de
energía.
energía
9. El personal no determina la carga requerida y selecciona un motor más
grande que el necesario.
10. Se consideran futuros incrementos en la producción.

11. Identificación del potencial de
Id ifi ió d l i ld
ahorro de energía en la industria.
Sector / Región Noroeste Norte Occidente Centro Sureste LyF Promedio
Comercios /Servicios. 34.41% 26.79% 47.83% 34.15% 32.43% 38.27% 35.6%
Doméstico 66.28%
66 28% 63.37%
63 37% 66.67%
66 67% 60.42%
60 42% 78.57%
78 57% 60.33%
60 33% 65.9%
65 9%
Industrias 77.94% 33.82% 69.23% 47.59% 68.75% 44.34% 56.9%
Agrícola 4.76% 29.27% 13.04% 0.00% 11.77% 0.00% 9.8%
Servi. Municipales 87.50% 33.33% 83.33% 61.54% 69.23% 35.90% 61.8%
Encuestas realizadas entre otros a 5000 industrias

12. Medidas más aplicadas en la
industria
% de
Ranking Tipo de medida
Aplicación
1 Redistribución de cargas en transformadores 4.2%
2 Instalación de bancos de capacitores en subestaciones 3.8%
3 Sustituir lámparas fluorescentes por otras lineales (T-8) de mayor eficiencia 3.5%
4 Instalación de apagadores individuales para controlar áreas 3.5%
5 Sustitución de focos incandescentes por lámparas fluorescentes compactas 3.1%
6 Corrigiendo el desbalanceo de fases en equipos finales 3.1%
3 1%
7 Disminución o eliminación de fugas en aire comprimido 2.9%
8 Sustitución de balastros convencionales por balastros ahorradores 2.7%
9 Instalar motores eléctricos de alta eficiencia en bombas 2.6%
10 Instalar motores eléctricos de alta eficiencia en los compresores 2.3%
11 Instalar motores de alta eficiencia en los compresores 2.3%
Encuestas realizadas entre otros a 5000 industrias

13. La sustitución de motores NO es la medida más
aplicada en la Industria.
Puede suponerse sin equivoco
Que el 90% de las industrias no ha realizado un
programa formal de sustitución

14. Usuarios del Sector Eléctrico Mexicano
Sector 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2010
Doméstico 18,740,450 24,614,553 25,483,844 21,304,458 22,271,174 23,201,246 24,508,480
Comercial 2,217,731
2 217 731 2,966,136
2 966 136 3,056,275
3 056 275 2,467,467
2 467 467 2,573,144
2 573 144 2,650,614
2 650 614 2,780,000
2 780 000
Servicios 141,598 151,646 157,849 160,745 158,110 163,962 172,360
Agrícola 100,411 104,743 107,024 108,927 111,207 113,584 116,760
Mediana ind. 137,679 164,808 180,480 181,410 196,565 208,568 221,658
Gran Industria 554 640 661 653 683 698 742
Total 21,338,423 28,002,526 28,986,133 24,223,660 25,310,883 26,338,672 27,800,000
Año 2010 estimado con información de CFE

15. Opciones de Sustitución
• Motores de AE de menor tamaño. Cuando el motor
estándar esta trabajando con bajo factor de carga.
• Aplicación de Motores de AE mismo tamaño.
Cuando el motor estándar esta trabajando con un
factor de carga entre 60 y 90%.
g
• Aplicación de Motores de AE de mayor tamaño.
Cuando el motor estándar esta trabajando con un
j
factor de carga mayor al 95%.

16. Comparativo entre Estándar y AE
95%
40 Hp AE 30 Hp AE
20 Hp AE
90%
30 HP Std
40 Hp Std
85%
20 Hp Std
Eficiencia
80%
Std: Motor Estándar
75% AE: Motor de Alta Eficiencia
Factor de carga
70%
25% 50% 75% 100%

17. Análisis d C
A áli i de Casos
Empresa Pequeña con Tarifa 3
Empresa Mediana con Tarifa OM
Empresa Grande con Tarifa HM
Empresa Muy Grande con Tarifa HS
En todos los casos se analizara la sustitución de
un motor estándar de potencia típica por
otros de Alta Eficiencia y de Eficiencia Premium

18. Empresa P
E Pequeña con Tarifa 3
ñ T if
Cambio de un Motor de 3 HP
1 Turno de trabajo diario 2 Turnos de trabajo diario 3 Turnos de trabajo diario
Resumen Industria Alta Alta
Premium Alta Eficiencia Premium Premium
Pequeña 3HP Eficiencia Eficiencia
Horas de Operación al mes 176 176 352 352 624 624
Ahorro en Potencia kW 0.25 0.31 0.25 0.31 0.25 0.31
Ahorro en Consumo kWh/mes 44 54 88 109 156 194
Ahorro Económico anual $1,386.48 $1,709.73 $2,133.60 $2,643.63 $3,288.24 $4,086.93
Inversión $3,150 $4,032 $3,150 $4,032 $3,150 $4,032
Tiempo de Retorno 2.27 2.36 1.48 1.53 0.96 0.99
Tasa interna Rrentabilidad TIR% 43% 41% 67% 65% 104% 101%
Precio del kW = $213.12
Precio del kWh = $1 415
$1.415

19. Empresa M di
E Mediana con Tarifa OM
T if
Cambio de un Motor de 10 HP
1 Turno de trabajo diario 2 Turnos de trabajo diario 3 Turnos de trabajo diario
Resumen Industria Mediana 10 Alta Alta
Premium Alta Eficiencia Premium Premium
HP Eficiencia Eficiencia
Horas de Operación al mes 352 352 520 520 720 720
Ahorro en Potencia kW 0.49 0.58 0.49 0.58 0.49 0.58
Ahorro en Consumo kWh/mes 173 205 255 302 353 418
Ahorro Económico anual $3,262.02 $3,864.28 $4,398.54 $5,208.70 $5,756.82 $6,816.46
Inversión $8,750 $11,200 $8,750 $11,200 $8,750 $11,200
Tiempo de Retorno 2.68 2.9 1.99 2.15 1.52 1.64
Tasa interna de Rrentabilidad TIR% 35% 32% 49% 45% 65% 60%
Precio del kW = $146.98
Precio del kWh = $1 155
$1.155

20. Empresa G
E Grande con Tarifa HM
d T if
Cambio de un Motor de 50 HP
2 Turnos de trabajo diario 3 Turnos de trabajo diario
Resumen Industria Grande 50 Alta
Premium Alta Eficiencia Premium
HP Eficiencia
Horas de Operación al mes 520 520 720 720
Ahorro en Potencia kW 1.8 2.27 1.8 2.27
Ahorro en Consumo kWh/mes 936 1180 1296 1634
Ahorro Económico anual $16,434.58 $20,720.28 $21,424.18 $27,012.72
Inversión
I ió $31,250
$31 250 $38,750
$38 750 $31,250
$31 250 $38,750
$38 750
Tiempo de Retorno 1.9 1.87 1.46 1.43
Tasa interna de Rrentabilidad TIR% 52% 53% 68% 69%
Precio del kW = $160.26
Precio de kWh Punta = $1.7765
Precio del kWh Intermedio = $1 0147
$1.0147
Precio del kWh Base = $0.8482

21. Empresa M G
E Muy Grande con Tarifa HS
d T if
Cambio de un Motor de 100 HP
2 Turnos de trabajo diario 3 Turnos de trabajo diario
Resumen Industria Gran Alta
Premium Alta Eficiencia Premium
Industria 100 HP Eficiencia
Horas de Operación al mes 520 520 720 720
Ahorro en Potencia kW 3.04 3.62 3.04 3.62
Ahorro en Consumo kWh/mes 1581 1883 2189 2607
Ahorro Económico anual $24,752.13
$24 752 13 $29,479.35
$29 479 35 $32,777.73
$32 777 73 $39,036.15
$39 036 15
Inversión $60,625 $71,625 $60,625 $71,625
Tiempo de Retorno 2.45 2.43 1.85 1.83
Tasa interna de Rrentabilidad TIR% 39% 40% 53% 54%
Precio del kW = $106.44
Precio de kWh Punta = $ 2.0083
Precio del kWh Intermedio = $0 9470
$0.9470
Precio del kWh Base = $0.8051

22. Resultados
R lt d
En todos los casos el tiempo de retorno
es menor a 3 años
Sobretodo para empresas medianas y pequeñas
Las tasas de rentabilidad fluctúan entre
32% y 105%
Es mas rentable para empresas pequeñas
Para las grandes ind strias la TIR
industrias
se ubica entre 39 y 70%
También es muy rentable

23. Resultados
R lt d
En México
Tasas Pasivas menores al 6%
Tasas Activas
Créditos Hipotecarios < 18%
Créditos Productivos < 25%
Tarjetas de Crédito < 66%
FIDE < 10%
Las de la sustitución de motores fluctúan entre
32% y 105%

24. Tasas Activas según la Cámara de Diputados
Es muy buen negocio ahorrar energía
y g g
Las de la sustitución de motores entre 32% y 105%

25. El Negocio mejora sustancialmente si
g j
se utiliza un financiamiento del FIDE
La empresa decidió sustituir 20 motores de eficiencia estándar

26. Resumen del Proyecto
Resumen de ahorros por sustitución de Motores
Ahorro Demanda kW 65
Ahorro Consumo kWh/año 402,000
Ahorro Económico Anual $454,700
Inversión $1,330,000
$1 330 000
Tiempo de Recuperación años 2.93
Tasa Interna de Rentabilidad 32%

27. Beneficios de la sustitución
Ahorro de energía y menor contaminación al ambiente.
Renovación de motores antiguos con 20 años más.
Modernización Tecnológica
g
Confiabilidad y Productividad,
Menores gastos de Mantenimiento
El tiempo de recuperación menor a 3 años es muy bueno
tomando en consideración que la vida útil de motores será de 20
años.
La tasa de rentabilidad del 32%, vs 7% los mejores de esquemas
inversión

28. Oportunidad de Financiamiento
de parte de FIDE
• El FIDE puede financiar este proyecto,
con una tasa de interés fija, muy baja
j , y j
del orden del 10%.
• El préstamo por el total de la inversión
requerida será recuperado en 12 pagos
trimestrales.

29. Flujo de Efectivo Financiamiento FIDE
Financiamiento Flujo de
Trimestre Pago Ahorro
FIDE Efectivo
0 $1,330,000 $0 0 $0
1 $0 $129,658 $113,675 -$15,983 Es un negocio
2
3
$0
$0
$129,658
$129,658
$113,675
$113,675
-$15,983
-$15,983
redondo para la
4
5
$
$0
$0
$
$129,658
,
$129,658
$
$113,675
,
$113,675
-$15,983
$ ,
-$15,983
industria que ha
6
7
$0
$0
$129,658
$129,658
$113,675
$113,675
-$15,983
-$15,983
decido ahorrar
8
9
$0
$0
$129,658
,
$129,658
$113,675
$113,675
,
-$15,983
-$15,983
,
energía,
10 $0 $129,658 $113,675 -$15,983
11 $0 $129,658 $113,675 -$15,983
12 $0 $129,658 $113,675 -$15,983 En lugar
13 $0 $0 $454,700 $454,700
14 $0 $0 $454,700 $454,700 $1,330,000 paga
p g
15 $0 $0 $454,700 $454,700
16 $0 $0 $454,700 $454,700 en realidad 12
17 $0 $0 $454,700 $454,700
18 $0 $0 $454,700 $454,700 pagos de casi
19 $0 $0 $454,700 $454,700
20 $0 $0 $454,700 $454,700 16,000.
16 000

30. Los Resultados se notan con claridad
Sustitución de 48 motores por
otros de Eficiencia Premium
t d Efi i i P i
En el Estado de Durango
No de Motores
48
sustituidos
Ahorros obtenidos
Demanda kW 121
Consumo kWh/año 456,475
Económico $/año
E ó i $/ ñ $637,294.32
$637 294 32
Inversión $1,872,020.00
Período de Recuperación
2.9
Años

31. Ejemplo de Resultados
Feche terminación

32. Conclusiones
La diferencia entre los motores eléctricos de eficiencia estándar y los de
alta eficiencia o Premium es significativa entre un 4 y 10%.
En l
E el parque i d t i l d motores eléctricos en el sector i d t i l
industrial de t lé t i l t industrial
predominan los de potencia entre 5 y 20 HP.
La gran mayoría de motores eléctricos están sobredimensionados.
Según las estadísticas disponibles menos del 10% del sector industrial
aplica la sustitución de motores eléctricos como medida para reducir
sus consumos energéticos.
Existe un panorama amplio para impulsar la sustitución de motores
estándar por motores de alta eficiencia.
Los proyectos de sustitución de motores eléctricos son importantes, son
económicamente rentables, generando periodos de recuperación
menores a 3 años y tasas de rentabilidad mayores al 30%.
El FIDE proporciona el financiamiento necesario para que las empresas
realicen este tipo de proyectos de sustitución de motores eléctricos

33. Gracias
alfredo.aguilar@usa.net
lf d il @ t