5 Pasos para construir una línea de base energética

construir una linea de base energetica

Pasos para construir una línea de base energética (fotolia)

(Nota: actualización de 15 de diciembre de 2016: Cómo hacer líneas de base energética con R)

Una línea de base energética es un concepto que define la norma ISO50001 y puede construirse para cualquier tipo de proceso de producción, para edificios de oficinas, para hospitales, centros docentes, etc.

Vamos a referirnos en este artículo a empresas en las que hay un proceso productivo. Para edificios o sector terciario en general,  la definición de la línea de base es similar, aunque no exista una producción claramente definida (habrá que decidir con base en qué variable construimos la línea de base).

Vamos a ver que la línea de base energética es la referencia obligada para conocer el nivel de consumo energético de una empresa y poder conocer con precisión los resultados de las medidas de ahorro energético que se tomen.

Veremos las ventajas que supone y la necesidad de su correcta definición, especialmente cuando se firman contratos con Empresas de Servicios Energéticos: la demostración de los ahorros son la base de la facturación.

¿Qué es una línea de base energética?

La línea de base energética permite correlacionar el consumo de energía con la producción de una fábrica o empresa. Debe ser una foto del estado energético de la planta en un momento determinado, después de hacer la revisión energética de la organización. Es la referencia cuantitativa que se va a utilizar para conocer el desempeño energético de la fábrica.

La línea de base energética debe servir para evaluar los ahorros energéticos una vez puestas en marcha las acciones de eficiencia planificadas bajo la supervisión de la dirección.

5 pasos para construir una línea de base energética

Paso 1. Datos de facturación energética y de producción

De la propia definición se entiende que para construir una línea de base energética se necesitan los datos de consumos de energía eléctrica y combustibles, los cuales se pueden obtener de medidores o de facturas, que es lo más usual.

Asimismo, se necesitan los datos de producción en los mismos períodos de tiempo. Siempre habrá una variable independiente de la que dependerá el valor del consumo energético: la producción. Este dato es imprescindible.

La línea de base siempre hará referencia a un determinado período de tiempo que se seleccionará en función de las características del proceso de producción.

El profesional que se encarga de elaborar estas líneas de base, si es un agente externo a la empresa, firmará un contrato de confidencialidad en el que se compromete a no divulgar los datos de la empresa.

Paso 2. Definir las variables que pueden afectar al consumo energético

Detectar qué tipo de variables pueden hacer variar el consumo de una empresa es fundamental para poder hacer una línea de base que permita el cálculo fiable de la eficiencia energética y los consumos en función de la producción.

Muchas veces el proceso ofrece pistas muy significativas de los parámetros que pueden influir en una empresa. Por ejemplo:

– En las empresas agroalimentarias que requieren de cámaras frigoríficas, aparte de la producción es muy probable que la temperatura exterior pueda influir en el consumo eléctrico.

– En la industria cerámica, cuando es usa como parámetro los metros cuadros de baldosa o azulejo producido, es evidente que el conformado de la producción deberá tenerse en cuenta e incluso el tipo de material.

– En la industria papelera, el grosor del papel fabricado es un parámetro a tener en cuenta en la ecuación de la línea de base energética.

– En la industria química, la densidad de la composición de un determinado material puede influir en el consumo energético.

Paso 3. Definir el número de líneas de base energética que se van a realizar

En muchas ocasiones, la complejidad del proceso de producción hace que la correlación entre el consumo energético de una empresa y su producción sea difícil de identificar. Una manera de solventar este problema es mediante la elaboración de más de una línea de base energética.

La norma ISO50001, de sistemas de gestión de la energía, establece que se elaborarán las líneas de base que se consideren necesarias.

Así por ejemplo, una empresa que cuenta con dos líneas de producción con elevados consumos de aire comprimido y vapor podría definir tres líneas de base: para el consumo global de electricidad, para el consumo de los equipos generadores de aire comprimido y para el consumo de los generadores térmicos de vapor.

Paso 4. Definir cómo se va a representar la línea de base

Una de las utilidades de la línea de base energética es predecir el consumo energético de una empresa, de un proceso, de un sistema o de un equipo en función de unas variables significativas.

Consumos vs tiempo

Es una forma de representar la línea de base: disponemos de unos consumos y de la producción por meses. Se representa el consumo en el intervalo temporal de 1 año:

construir una línea de base energética

Figura 1: Representación de producción y consumo por meses

Esta representación presenta varios inconvenientes:

No se dispone de la relación entre la energía consumida y la producción, que es básica para la construcción de una línea de base. Podemos ver como mucho alguna tendencia.

No podemos hacer predicciones, como mucho comparar las producciones con los consumos: a producciones similares, no puede haber desviaciones importantes de consumos, si se producen hemos identificado un problema (si las desviaciones están por arriba) o un ahorro (si las desviaciones están por debajo, y se mantienen en el tiempo)

Concluimos que este tipo de línea de base solo puede servir cuando la producción tiene muy ligeras variaciones. No es un caso habitual en las fábricas.

Consumo vs producción (relación lineal)

Es el paso más natural de cara a obtener una línea de base que permita hacer predicciones de consumo de energía y calcular ahorros en su caso. La representación del consumo en función de la producción de fábrica.

Un primer planteamiento sería utilizar una expresión lineal, cuanto más se produce, más se consume:

D = K x P + C

Donde:

D es el consumo energético de la planta en kWh

P es la producción, medida en Ud

K es una constante de proporcionalidad medida en kWh/Ud

C es una constante, medida en kWh

En este caso ya tenemos una formulación matemática de la línea de base energética que además puede aplicarse a más variables:

Consumo (kWh) = K1 x Producción(Ud) + K2 x Temperatura + C2

(K1 constante medida en kWh/Ud, K2 constante medida en kWh/ºC y C2 constante medida en kWh)

Para el cálculo de los coeficientes se puede usar regresión lineal simple o múltiple, utilizando una de las muchas herramientas de software existentes, por ejemplo Excel (de pago), octave  o R (gratuitas).

¿Cuáles son las desventajas de este sistema?

Aunque es razonable pensar que cuanto más se produzca, más energía se va a consumir, muy pocas veces se obtendrá una regresión lineal con el suficiente grado de correlación. Para el caso del ejemplo (las unidades son decilitros), obtendríamos la siguiente representación:

construir una línea de base energética

Figura 2: Regresión lineal

No es posible predecir el consumo de la fábrica para una producción determinada a partir de la nube de puntos que observamos en la gráfica.

Eficiencia vs producción

De la misma manera que intuitivamente es razonable pensar que conforme aumenta la producción, aumenta el consumo energética, la cantidad de energía consumida por unidad producida debe reducirse, al acercarse más al régimen de funcionamiento nominal de la fábrica.

Si dividimos la ecuación del apartado anterior (D = K x P + C) por la producción (P), obtenemos la ecuación:

D/P = k + C/P

La relación D/P es una medida de la eficiencia energética (kWh/Ud). Se ve directamente que el consumo unitario desciende con la producción. Tendríamos una gráfica similar a esta:

construir una línea de base energética

Figura 3: Regresión potencial

Esta gráfica permite hacer predicciones de consumos energéticos y por lo tanto servir de referencia para el cálculo de ahorros derivados de actuaciones encaminadas a aumentar la eficiencia energética de la fábrica.

¿Es todo tan fácil como parece?

Las tres gráficas del apartado anterior se han realizado utilizando un conjunto de 24 datos de enero a diciembre: consumos de energía y producción. Aunque son simulados se basan en datos reales. Es posible un ajuste preciso como el que muestra la tercera de las gráficas. Pero no siempre las nubes de puntos tienen “tan buen aspecto”.

En numerosas ocasiones hace falta un análisis detenido de los datos y del proceso, así como tener en cuenta otras posibles variables que pueden influir en el consumo (por ejemplo, temperaturas, muy relevantes en instalaciones con deficiencias en el aislamiento).

La objeción más habitual que presentan los gerentes o responsables de fábrica con respecto a la precisión de la línea de base es que la producción es tan variada que no es posible correlacionar de forma veraz el consumo específico (kWh/ud) con la producción. Sin embargo, así sucede en multitud de ocasiones en que se nos ha presentado el problema.

Cuando no es posible la correlación, se pueden añadir más variables independientes para obtener el modelo más adecuado de consumo del sistema productivo.

Paso 5. Obtener la ecuación de la línea de base

El objetivo de la línea de base energética es obtener una herramienta para el cálculo esperado del consumo eléctrico en unas determinadas condiciones de la fábrica y observar por comparación si se ha mejorado o no.

En el apartado anterior hemos hablado de representación de una línea de base, proporcionando una serie de ecuaciones teóricas. Ahora bien, si tenemos 12 datos (12 meses) de facturas de energía eléctrica (supongamos por simplificar que no tenemos consumos térmicos), junto con otros 12 datos de producción. ¿cómo construimos o dibujamos nuestra línea de base?

Podemos disponer los datos en una gráfica mediante Excel. Lo hemos hecho en la Figura 1.

Podemos utilizar un ajuste por regresión lineal de Excel, a partir de los datos de consumo energético frente a la producción. Lo vemos en la Figura 2. Se ve claramente que el coeficiente de correlación es muy bajo..

Finalmente podemos utilizar un ajuste potencial en EXCEL, representando la eficiencia en función de la producción. Se puede ver en la Figura 3.

Los ajustes pueden ser multivariables.

Conclusiones

La norma ISO50001 no dice expresamente cómo debe ser la línea de base energética. Hay que identificar la línea de base que represente de la mejor forma posible el comportamiento energético del proceso de producción.

Una correcta elaboración de la línea de base permite:

– Basar los contratos de servicios energéticos en la línea de base

– Prever el consumo energético de una fábrica

– Detectar problemas en el funcionamiento de forma inmediata (cuando se asocian datos numéricos con producción)

– Sirve de base a un sistema de gestión energética

– Establecer objetivos de ahorro

Para la definición de una línea de base es imprescindible el estudio de los datos recogidos y del proceso productivo. Resulta mucho más precisa si existen datos almacenados de distintos períodos de tiempo (por ejemplo, semanas) tanto para consumo eléctrico como para producción.

Cuando los períodos considerados se reducen y los datos aumentan, puede resultar necesario un análisis más exhaustivo. Un resultado posible de este análisis es prescindir de intervalos tan cortos, al no obtener resultados concluyentes.

En resumen, siempre es posible la obtención de una línea de base con el análisis adecuado de los datos. Siempre es recomendable, por otra parte, el disponer de equipos de medición y registro de datos (analizadores de redes, contadores de combustible o energía) en los lugares más relevantes de consumo de las fábricas. Esto nos permitirá por una parte hacer los ajustes necesarios en la línea de base y verificar con más precisión los ahorros producidos como consecuencia de la puesta en marcha de medidas de eficiencia energética.

2 comentarios en “5 Pasos para construir una línea de base energética

  • Hola, María José,
    perdona que haya tardado tanto en contestar.
    Me acabas de dar justamente los datos que puedes utilizar: como unidad de producción puedes utilizar el promedio de funcionamiento. Pero hay otras opciones.
    Entiendo que en el laboratorio se utilizarán diversos equipos con distintas potencias. Si se dan clases teóricas imagino que el mayor consumo será en iluminación y aire acondicionado, la correlación debe verse según la temperatura, que podrías utilizar como segunda variable además del tiempo de uso promedio.
    Espero haberte dado alguna pista.
    Un saludo
    Federico

  • Buen dia.
    Yo estoy planeando hacer esto, pero solo en un area de nuestra institución, esto es en el laboratorio de operaciones unitarias.
    Pero como calculo la linea base si en el laboratorio solo se dan clases practicas, como calculo mi producción?
    Los datos que tengo son los kwh/dia y tiempo promedio de funcionamiento por dia del laboratorio

    Espero me puedan ayudar.
    Saludos
    Maria Jose

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Uso de cookies

Este sitio web utiliza cookies para que usted tenga la mejor experiencia de usuario. Si continúa navegando está dando su consentimiento para la aceptación de las mencionadas cookies y la aceptación de nuestra política de cookies, pinche el enlace para mayor información.plugin cookies

ACEPTAR
Aviso de cookies