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INDICE:

1. OBJETIVOS.

2. INTRODUCCIÓN.

3. USO DE LA ENERGÍA EN MOLINOS DE NIXTAMAL.

3.1. Introducción. 3.2. Molino grande.

3.2.1. Funcionamiento y descripción del proceso. 3.2.2. Análisis del consumo de energía en el Molino Grande.

3.2.2.1. Producción de masa. 3.2.2.2. Análisis del consumo de gas l.p. 3.2.2.3. Índice de consumo de gas l.p. (ICG). 3.2.2.4. Análisis del Consumo de Electricidad. 3.2.2.5. Análisis de facturación la facturación en Tarifa 3. 3.2.2.6. Análisis de facturación la facturación en Tarifa 2. 3.2.2.7. Índice de Consumo de Electricidad (ICE). 3.2.2.8. Consumo total de energía. 3.2.2.9. Índice total de consumo de energía, (ICT).

3.3. Molino pequeño. 3.3.1. Descripción del proceso. 3.3.2. Análisis de consumo de energía en el Molino Pequeño.

3.3.2.1. Producción de masa. 3.3.2.2. Análisis del consumo de gas l.p.

3.3.2.3. Índice de consumo de de gas l.p. (ICG). 3.3.2.4. Análisis del consumo de electricidad. 3.3.2.5. Índice de consumo de electricidad (ICE). 3.3.2.6. Consumo total de energía. 3.3.2.7. Índice total de consumo de energía (ICT).

4. ENERGÍA EN EL PROCESO DE NIXTAMALIZACIÓN.

4.1. Introducción. 4.2. Análisis del consumo de energía en los molinos de nixtamal.

4.2.1. Producción de Masa. 4.2.2. Análisis de Consumo de Gas l.p. 4.2.3. Índice de consumo de gas l.p. (ICG). 4.2.4. Análisis de Consumo de Electricidad. 4.2.5. Índice de consumo de electricidad (ICE).

4.3. Consumo y costos totales de la energía.

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5. RECOMENDACIONES PARA EL AHORRO DE ENERGIA PARA E L MOLINO GRANDE.

5.1. Sustitución de motores eléctricos. 5.2. Sustitución de lámparas fluorescentes actuales por lámparas de alta eficiencia. 5.3. Disminución del consumo de gas l.p. 5.3.1 Verificar que el cobro sea correcto. 5.3.2 Sustituir el quemador atmosférico por un quemador presurizado 5.3.3 Uso de colectores solares para calentar agua. 5.4 Otras recomendaciones para usar mejor el combustible.

6. RECOMENDACIONES PARA EL AHORRO DE ENERGIA PARA E L

MOLINO PEQUEÑO.

6.1. Disminución del consumo de gas l.p. 6.1.1. Verificar que el cobro sea correcto.

6.1.2. Sustituir el quemador atmosférico por un quemador presurizado.

6.1.3. Uso de colectores solares para calentar agua. 6.1.4 Otras recomendaciones para usar mejor el combustible.

6.2. Disminución del consumo de electricidad. 6.2.1. Corregir el factor de potencia. 6.2.2. Cambio del motor del banco de molienda (Tarifa 3). 6.2.3. Cambio de motores (Tarifa 2). 6.2.4. Sustituir las lámparas fluorescentes actuales por lámparas de alta eficiencia.

7. CONCLUSIONES.

8. REFERENCIAS.

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DENOMINACIÓN.

USO DE LA ENERGÍA EN MOLINOS DE NIXTAMAL.

1. OBJETIVOS.

1. Conocer y dimensionar los tamaños de molino más característicos, desde el punto de vista de la magnitud de su producción de masa nixtamalizada y el proceso empleado.

2. Identificar el tipo de energéticos empleados, su importancia relativa, el

impacto del consumo de energía en los costos de producción, el consumo energético unitario y la comparación entre distintos molinos.

3. Identificar las oportunidades de mejorar la eficiencia en sus instalaciones para

disminuir el consumo e incrementar su productividad, evaluar su potencial de ahorrar de energía y dinero, así como la inversión para lograrlo.

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2. INTRODUCCIÓN. El grupo de "Uso Eficiente de la Energía en la Industria y los Servicios" del Área de Ingeniería en Recursos Energéticos del Departamento de Ingeniería de Procesos e Hidráulica, desarrolla temas relacionados con la instrumentación de planes y programas de ahorro de energía en instalaciones industriales y comerciales, la elaboración de metodologías de diagnóstico energético para equipos y procesos industriales, así como en la revisión del estado del arte de distintas técnicas novedosas de usar eficientemente la energía. En todas las líneas de trabajo señaladas, la participación de estudiantes de los últimos trimestres de Ingeniería en Energía ha sido relevante, fomentando su vinculación con el sector productivo nacional y sus necesidades inmediatas. El presente Seminario de Proyectos tiene como propósito conocer cómo se emplea la energía en los molinos de nixtamal, realizar un diagnóstico de su uso y proponer y evaluar alternativas para su uso más eficiente. Probablemente, la rama industrial que puede considerarse totalmente desarrollada en México es la del nixtamal y la tortilla. El proceso de nixtamalización del maíz es una aportación de Mesoamérica al mundo. El término de nixtamal proviene del náhuatl: nixté (cenizas) y tomalli (masa cocida), pues antiguamente se usaban las cenizas del fogón como fuente de álcalis para lograr el cocimiento en medio alcalino, necesario para dar la textura deseada la masa y permitir la mezcla de almidón con la proteína o gluten. Durante siglos, este desarrollo tecnológico permaneció casi sin cambios; se estima que los molinos mecánicos que utilizan piedras para moler el nixtamal y producir masa tienen alrededor de 100 años. Este tipo de molino, que reemplazó el arduo trabajo de molienda de las mujeres en los metates, es accionado principalmente con motores eléctricos, o cuando no se tiene acceso a la electricidad, con motores a gasolina. Fue apenas en 1947, cuando Fausto Celorio desarrolló la primera máquina automática que reproduce mecánicamente el cocimiento tradicional de la tortilla. Su evolución tecnológica ha sido mínima y se estima que hay al menos cuatro empresas en México que las fabrican. Por su importancia en la economía nacional, la Secretaría de Energía, a través de la Comisión Nacional para el Ahorro de Energía, ha propuesto el establecimiento de la norma PROY-NOM-019-ENER-2004, “Eficiencia Térmica y Eléctrica de Máquinas Tortilladoras Mecanizadas. Límites, Método de Prueba y Marcado”, para garantizar un buen nivel de eficiencia de esta tecnología, no obstante, no se ha logrado avanzar en el desarrollo y adopción de esta norma de eficiencia energética. En años más recientes, se han incorporado varias innovaciones tecnológicas que permiten ahorrar agua y energía en el proceso, mediante el cocimiento a vapor del

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nixtamal o preparación de la masa por extrusión mecánica, sin embargo, dichos avances sólo se aplican en las instalaciones de grandes empresas y han tenido muy escasa difusión entre los pequeños molinos que componen la mayor parte de la agroindustria del maíz. Al proceso tradicional de realizar tortillas a partir de masa de nixtamal se ha añadido el método a partir de harina de maíz nixtamalizado, a la que sólo se tiene que agregar agua para obtener la masa para producir las tortillas. La harina de maíz se produce en grandes empresas y ha crecido de manera muy importante, sin embargo, se estima que aún el 70% del total del consumo de maíz para uso humano proviene de los pequeños molinos de nixtamal tradicionales. Los molinos de nixtamal y las tortillerías son pequeñas empresas que constituyen una fuente importante de empleos y que por estar en la base de la cadena alimenticia para la mayoría de la población, tienen una importancia estratégica nacional; lamentablemente, su atraso es muy grande y, por lo tanto, no se benefician de los desarrollos tecnológicos que se usan en las grandes empresas, por lo que su operación presenta múltiples problemas que se traducen en malos rendimientos, usos inadecuados de los insumos, contaminación ambiental y, finalmente, costos unitarios elevados. Hasta ahora, su supervivencia ha sido posible gracias a la preferencia del consumidor que aún gozan y a que recurren a una mano de obra muy barata o al subempleo. En general, las micro y pequeñas empresas en México carecen de recursos técnicos, humanos o materiales para actualizar su tecnología y lograr competir en los mercados abiertos, por otra parte, se ha observado que el pago por energéticos es el segundo rubro en importancia en los molinos de nixtamal, inmediatamente después del maíz que es la materia prima más importante. Por lo anterior, el óptimo uso de la energía en esta rama industrial puede ayudar a lograr que compitan económicamente y subsistan. Para poder explorar las características e impactos del uso de la energía en los molinos de nixtamal se realizó un estudio de campo en una muestra compuesta por tres molinos de distintas capacidades de procesamiento de grano y producción de masa. En los que se permitió el acceso a las instalaciones para recabar datos y realizar mediciones, además de facilitar la información histórica del consumo de electricidad, combustibles y la producción de masa. Como la información proporcionada tiene carácter confidencial, en el informe final no se dan todos los detalles que permitan identificar específicamente a cada molino, sino únicamente sus características generales con énfasis en el aspecto energéticos. Los objetivos de realizar diagnósticos energéticos en campo en instalaciones reales de producción de masa nixtamalizada, responden distintas interrogantes planteadas, durante la investigación:

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El primer aspecto se refiere principalmente a constatar la facilidad o complejidad de establecer una relación que condujera a la aceptación de la asesoría energética por parte de un equipo en pequeñas empresas de molinos de nixtamal. El segundo objetivo consiste en conocer y dimensionar los tamaños de molinos más característicos, desde el punto de vista de la magnitud de la producción de masa nixtamalizada, para establecer una tipificación característica. El tercero se orienta a conocer, estudiar y comprender si hay distintas variantes de la tecnología en la producción del nixtamal y la masa, para saber si dependen del tamaño del molino. El cuarto objetivo se enfoca al uso de la energía para identificar el tipo de energéticos empleados, su importancia, el impacto del consumo de energía en los costos de producción, el consumo energético unitario y la comparación entre distintos molinos, principalmente. El quinto objetivo se enfoca a identificar las oportunidades de mejorar la eficiencia en sus instalaciones, para disminuir el consumo e incrementar su productividad, evaluar su potencial de ahorro de engría y dinero, así como la inversión para lograrlo. Como resultado de los estudios, a cada molido de nixtamal se le entregó un informe con el diagnóstico energético respectivo, en el que se destaca la importancia de cada energético empleado y su impacto en los costos, se analiza el comportamiento seguido a lo largo del tiempo y se hace énfasis en la importancia del seguimiento. Además se identifican y evalúan las oportunidades de ahorro y su rentabilidad económica al llevarla a cabo.

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3. USO DE LA ENERGÍA EN MOLINOS DE NIXTAMAL. 3.1. Introducción. Para determinar el impacto del consumo de energía en los molinos de nixtamal, durante el desarrollo del proyecto multidisciplinario se realizaron estudios específicos en 2 molinos, de distintas capacidades, en los cuáles fue posible acceder a sus instalaciones a recabar datos y realizar algunas mediciones; también tuvieron la confianza de facilitar los datos de consumo de electricidad, combustibles y la producción de masa. Como la información proporcionada se dio con carácter confidencial, en este documento no se dan todos los detalles que permitan identificar específicamente a cada molino, sino únicamente sus características energéticas. Como resultado de los estudios, a cada molino de nixtamal se le entregó un informe con el diagnóstico energético respectivo, en el que se destaca la importancia de los energéticos empleados y su impacto en los costos. Se analiza el comportamiento seguido a lo largo del tiempo y se hace énfasis en la importancia del seguimiento. Además, se identifican y evalúan las oportunidades de ahorro de energía, y, por último, se calcula la inversión requerida para lograr el ahorro y su rentabilidad económica al llevarla a cabo. Cabe destacar que el proceso de buscar molinos que se prestaran para que les fueran realizados estos estudios, se identificaron al menos 2 en el área de Iztapalapa y Tlahuac que después de algunas pláticas de acercamiento, finalmente no condujeron al permiso para acceder a sus instalaciones. En ambos casos se debió a que no pagaban la energía eléctrica, aparentemente mediante algún soborno a los empleados de la empresa suministradora, y en un caso se mencionó que los estudiantes e investigadores de la UAMI en realidad representaban “al gobierno y su intención era multarlos”. Ante esta situación el equipo prefirió buscar otros molinos en donde sí hubiese condiciones favorables para el estudio. Hubo también una serie de molinos que fueron descartados del análisis por corresponder a molinos muy pequeños, con tecnología sumamente rudimentaria o cuya operación no era constante. Los objetivos de realizar diagnósticos energéticos en campo en instalaciones reales de producción de masa nixtamalizada responden a distintas interrogantes planteadas durante la investigación.

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3.2. Molino Grande. 3.2.1. Funcionamiento y descripción del proceso. Las instalaciones están divididas en un área de Oficinas Administrativas y un Área de Producción (Figura 1). La facturación eléctrica se realiza por separado para cada área, ya que en las Oficinas Administrativas se tiene un contrato en Tarifa 2 con la empresa de Luz y Fuerza del Centro y en el Área de Producción se tiene un contrato en Tarifa 3 con la misma empresa.

Figura 1. Esquema de ubicación del primer nivel.

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Horario de Trabajo. El Área de Producción de maíz para su nixtamalización y reposo inicia operaciones diariamente a las 3:00 a.m., con la preparación de 1 ó 2 cargas. En la zona de molienda se hace la primera hacia las 3:30 a.m. y se continúa durante dos horas aproximadamente. Hacia las 8:30 a.m. se hace la segunda molienda que dura aproximadamente una hora y media, y se preparan entre 5 y 6 cargas más de 7:00 a 11:30 am., según la demanda. Hay una tercera molienda de 11:30 a 12:15. En el Área de Oficinas Administrativas se empieza a laborar desde las 8 a.m., aunque el grueso del personal entra a las 9 a.m. de lunes a sábado. La salida de lunes a viernes es a las 7 p. m. y el sábado a las 3 p. m., horarios que son respetados para la mayoría del personal; el horario de salida puede alargarse hasta 9 y 10 p.m. para 1 ó 2 personas y la entrada al día siguiente puede comenzar desde las 3:00 a.m., horario en que inicia labores el personal de producción. Recepción y Descarga del maíz. El maíz puede ser recibido a granel o encostalado. En función de la cantidad solicitada puede haber 2 y hasta 3 recepciones de maíz a la semana, cada una de 17 toneladas aproximadamente. De la cantidad solicitada y de la empresa que lo surtirá, se determinará el tipo de transporte que enviarán (Cuadro 1).

Cuadro 1. Recepción de Maíz.

Torton Granel Maíz que será paleado a tolva, apróx. Durante 2 horas, en la que se utiliza un elevador de cangilones, con un motorreductor de 5 HP

Walinga Granel Descarga directa al silo, sin uso del motorreductor, la Walinga trae bomba y mangueras propias.

Torton Envasado Igual que en el caso del Torton a granel. Almacén de maíz El molino cuenta con 3 silos de metal y 3 de concreto. Si el maíz está en alguno de los 3 silos de concreto, su traslado a la báscula se hace directamente con un tornillo sinfín accionado con un motor de 5 HP, pero si está almacenado en alguno de los silos de metal tiene que ser pasado previamente a los silos de concreto, mediante el empleo del elevador de cangilones. En promedio para vaciar un silo completo es de 2 horas. En este último caso, además de consumir más electricidad, se genera algo de daño en el maíz pues hay más granos quebrados.

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Pesado del maíz. El motor de 5 HP que acciona el tornillo sinfín requiere entre 3 y 4 minutos para transportar el maíz de la parte baja de los silos de concreto hasta la báscula. La carga de maíz es generalmente de 700 kg aunque puede ser menor. Como se indicó el promedio es de 7 a 8 cargas diarias. Limpieza del maíz Mediante la acción de otro elevador de cangilones accionado por un motor de 2 HP, el maíz pasa de la báscula a los harneros o cribas, para eliminar los elementos no deseados. En esta operación se invierten de 1.5 a 2.5 minutos por cada carga. Alimentación del maíz a la tina de mezclado Mientras el harnero está trabajando, se arranca un tercer elevador de cangilones accionado por un motor de aproximadamente 3 HP que lo eleva y deposita en una de las 3 tinas de mezclado que existen en el Molino (Figura 2). Cabe señalar que una de las tres está normalmente fuera de servicio, por lo que trabajan dos. Esta operación tarda entre 10 y 12 minutos. Bombeo de agua. En la parte inferior del inmueble existe una cisterna que almacena el agua que es bombeada al depósito de la azotea con 2 bombas con motores de 5 HP. Las bombas son accionadas con un controlador de nivel y arrancan por períodos breves de 10 minutos, aunque varias veces al día, dependiendo de la cantidad de agua requerida por el molino. Calentamiento de agua. A un costado de cada tina mezcladora están los calentadores de agua. Los calentadores o calderetas son alimentados con gas l.p. y tienen una capacidad de alrededor de 1000 litros de agua cada uno. El agua se calienta desde la temperatura ambiente hasta los 90-92°C. Al igual qu e las tinas mezcladoras, 2 calderetas operan y 1 está fuera de servicio. Cuando el agua está a temperatura ambiente, el proceso de calentar los 1000 litros tarda aproximadamente 1 hora. Los quemadores de gas l.p. son a presión atmosférica e inyectan el aire con el auxilio de un soplador accionado con un pequeño motor de 0.5 HP. Mezclado y dosificación. En la tina mezcladora se alimentan 700 kilogramos de maíz, 1000 litros de agua y la cantidad de hidróxido de calcio requerida. Entonces se agitan y mezclan todos los elementos durante 12 a 14 minutos. Cada tina mezcladora opera con el apoyo de un motor de 5 HP.

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Reposo. La mezcla desciende por gravedad a una zona en la que se ubican las tinas de reposo del maíz nixtamalizado. Existen tres grupos de tinas: dos de ellos con seis tinas de reposo cada uno y un grupo con sólo dos tinas. Este último es alimentado por la caldereta y la tina mezcladora que no funcionan actualmente, por lo que tampoco opera (Figura 2). El reposo de la mezcla dura un mínimo de 4 horas hasta 20.

Figura 2. Esquema de ubicación del segundo nivel.

Escurrido Las tinas de reposo pueden ser descargadas por gravedad por el fondo hacia unos recipientes filtradores (y al final de la tina se ayuda con agua a presión). Los escurridores permiten separar el agua de nejayote y recibir un enjuague somero. Molienda. Después de eliminar el agua excedente en el grano, el maíz es alimentado a las tolvas de los bancos de molienda ubicados en el nivel inferior. En el área de molinos existen 5 bancos de molienda con motores eléctricos, si bien únicamente operan 4. Cada banco es accionado con un motor de 30 HP que, como se señaló anteriormente, operan en tres sesiones de molienda de aproximadamente 1.5 horas cada una. Aquí se produce la masa, se pesa, se envasa y se deposita en el andén para ser transferida a los vehículos que las llevan a los clientes.

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Almacenamiento de Gas l.p. El tercer nivel o la azotea de la empresa (Figura 3), es de una superficie aproximada de 12 por 12 metros. Ahí se encuentran dos tinacos sobre una plataforma para alimentar a las calderetas. También hay dos tanques de 3,400 litros cada uno para el gas l.p. La carga de gas l.p. es una vez a la semana. Cada tanque tiene un indicador digital del porcentaje de llenado que se lee en las oficinas ubicadas en la planta baja. Existe una bitácora con los datos semanales de consumo, que no fue posible obtener.

Figura 3. Ubicación del nivel 3.

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3.2.2. Análisis del Consumo de Energía en el Molino Grande. 3.2.2.1. Producción de Masa Se proporcionó información diaria de producción de masa del año de 2006, sin embargo, los datos diarios de los meses de abril y mayo no se observan bien, pero el total sí. De acuerdo con la información proporcionada (Cuadro 2 y Figura 4), la producción de masa durante los primeros meses del año supera los 350,000 kg/mes. En el periodo restante del año la producción baja a valores cercanos 297,000 kg/mes. Este tipo de comportamiento indica una disminución en la productividad de la empresa.

Figura 4. Producción mensual del Molino Grande (200 6).

250,000

300,000

350,000

400,000

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIE

MBRE

Mes

(Kg/

mes

)

El promedio diario de producción de masa de enero a junio es cercano a los 12,000 kilogramos, mientras que de julio a diciembre es del orden de 10,000 kilogramos.

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Cuadro 2. Producción de masa, Molino Grande (2006) (Kilogramos). DIA ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTI EMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE1 0 11,696 13,276 12,376 10,925 10,125 10,604 9,290 10,793 8,6922 11,152 12,240 13,438 12,172 8,714 10,686 10,630 10,706 7,085 10,3103 11,968 11,968 12,241 12,391 10,122 10,658 8,975 10,740 10,050 8,9574 11,560 12,376 12,194 10,779 10,180 10,934 10,350 10,750 10,443 10,1265 12,240 10,608 11,000 11,670 10,063 10,985 10,390 10,793 9,313 10,3606 12,240 11,152 12,444 11,919 10,212 9,410 10,710 10,691 9,608 10,5407 12,706 12,104 12,444 11,957 10,220 10,365 10,755 10,801 9,475 10,8078 12,376 11,696 12,608 12,098 10,529 10,612 10,555 9,511 9,435 10,8899 12,036 12,240 12,704 11,678 8,756 10,375 11,861 10,453 9,860 11,49110 12,512 12,240 12,444 12,332 9,860 10,550 9,105 10,556 9,921 10,11711 12,512 12,444 12,710 11,011 9,714 11,521 11,289 10,887 9,856 10,78012 12,988 11,346 11,493 11,842 10,176 10,970 10,150 10,903 8,534 10,42713 12,648 11,968 11,493 11,924 10,570 9,185 10,560 10,809 9,771 10,06514 12,852 11,560 12,000 12,029 10,384 10,310 10,800 10,835 9,770 10,32615 12,073 11,832 12,340 12,175 11,306 10,405 13,555 10,001 9,595 10,34516 12,784 12,376 12,710 11,979 8,934 10,346 9,670 10,694 9,801 10,75817 12,580 12,376 12,370 12,594 10,105 10,725 10,326 10,828 9,869 9,38718 11,832 12,852 12,818 11,089 10,220 10,316 10,354 10,185 9,941 9,78219 12,617 11,492 11,220 12,347 10,475 10,590 10,339 10,416 8,405 9,68320 12,648 11,900 11,764 12,479 10,620 8,610 10,574 10,205 9,225 9,74421 12,852 12,104 10,220 12,488 10,375 10,069 10,518 10,584 9,880 9,70922 12,240 11,900 12,378 12,549 10,573 10,100 10,395 8,913 9,993 9,76023 12,580 12,630 12,689 12,502 8,214 10,122 8,940 9,944 10,221 9,82424 12,376 12,376 12,240 12,776 10,340 10,220 10,200 9,981 10,218 11,04425 12,580 12,716 12,512 10,475 10,286 10,370 10,300 10,233 10,365 026 12,852 11,424 10,000 10,934 10,170 10,560 9,065 10,558 8,768 9,08927 13,161 12,308 12,104 11,130 10,630 8,756 10,290 10,883 10,094 8,72428 12,988 12,308 12,300 10,454 10,460 10,350 9,920 13,848 9,673 8,56129 12,172 0 11,688 10,785 10,774 10,394 9,941 12,470 9,689 8,42030 12,376 0 12,209 10,348 9,005 10,305 0 10,335 10,182 8,99431 12,172 0 12,306 10,635 10,600 10,116 0 9,759

TOTAL 372,673 336,232 376,357 342,901 347,299 353,282 313,547 319,524 301,121 327,919 289,833 297,470

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3.2.2.2. Análisis de Consumo de Gas l.p. Para el análisis del consumo de gas l. p. se utilizaron los datos proporcionados y que se resumen en el Cuadro 3.

Cuadro 3. Consumo de gas l.p. en el año 2006, Molin o Grande.

ENERO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 28-Dic-05 1870 3.57 7,666.96 2 11-Ene-06 1990 3.58 8,198.78

SUMA 3,860. 15,865.74

FEBRERO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($) 1 01-Feb-06 1870 3.59 7,723.09 2 22-Feb-06 1652 3.59 6,822.75

SUMA 3,522. 14,545.84 MARZO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 08-Mar-06 1799 3.60 7,447.86 2 15-Mar-06 1768 3.60 7,319.52

SUMA 3,567. 14,767.38 ABRIL FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 05-Abr-06 1835 3.62 7,633.62 2 12-Abr-06 1812 3.62 7,537.94 3 19-Abr-06 1428 3.62 5,940.49 4 26-Abr-06 1840 3.62 7,654.42

SUMA 6,915. 28,766.47 MAYO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 10-May-06 1765 3.63 7,360.08 2 17-May-06 1972 3.63 8,223.27 3 24-May-06 1870 3.63 7,797.93 4 31-May-06 1895 3.63 7,902.18

SUMA 7,502. 31,283.45 JUNIO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 03-Jun-06 1768 3.63 7,372.59 2 07-Jun-06 1768 3.64 7,407.96 3 14-Jun-06 1870 3.64 7,835.35 4 21-Jun-06 1798 3.64 7,533.66

SUMA 7,204. 30,149.56 JULIO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 05-Jul-06 1695 3.65 7,119.05 2 12-Jul-06 1630 3.65 6,846.05 3 19-Jul-06 1632 3.65 6,854.45 4 26-Jul-06 1495 3.65 6,279.04

SUMA 6,452. 27,098.59 AGOSTO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 02-Ago-06 1734 3.66 7,300.20 2 09-Ago-06 1835 3.66 7,725.41 3 16-Ago-06 1768 3.66 7,443.34 4 23-Ago-06 1855 3.66 7,809.61 5 30-Ago-06 1876 3.66 7,898.03

SUMA 9,068. 38,176.60 SEPTIEMBRE FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 06-Sep-06 1830 3.68 7,740.98 2 13-Sep-06 1830 3.68 7,740.98 3 20-Sep-06 1765 3.68 7,466.03 4 27-Sep-06 1798 3.68 7,605.62

16

SUMA 7,223. 30,553.62

OCTUBRE FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($) 1 04-Oct-06 1995 3.70 8,478.86 2 11-Oct-06 1870 3.70 7,947.60 3 18-Oct-06 1835 3.70 7,798.85

SUMA 5,700. 24,225.31 NOVIEMBRE FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 08-Nov-06 1870 3.71 7,984.81 2 15-Nov-06 1768 3.71 7,549.27 3 22-Nov-06 1734 3.71 7,404.09 4 29-Nov-06 1768 3.71 7,549.27

SUMA 7,140. 30,487.44

Del análisis del consumo mensual de gas l.p (Cuadro 3, Figura 5) se observa que en los primeros tres meses del año se tiene el menor consumo de gas l.p., el cual tiene en promedio 3,650 litros por mes. En los meses siguientes comienza a incrementarse el uso del gas ya que para el periodo de abril a julio, el promedio es de 7,028 litros mensuales. En el mes de agosto se alcanza el mayor nivel de consumo con un valor de 9,068 litros, después vuelve a disminuir en el mes de octubre hasta 5,700 litros, para finalizar el año con un consumo de 7,140 litros para el mes de noviembre. Este comportamiento es contradictorio pues la producción de masa va disminuyendo conforme avanzan los meses. Al analizar la evolución de los costos se observa el mismo comportamiento que en el consumo. En los tres primeros meses el pago disminuyó de $15,865 a $14,767; después comenzó el incremento de costos para los meses de abril a julio con $28,766 a $27,098, alcanzando el máximo pago en el mes de agosto con $38,176. En septiembre y octubre disminuyó nuevamente hasta quedar en $24,225 y finaliza el año pagando $30,487 en el mes de noviembre (Cuadro 3, Figura 6). Cabe señalar que parte del incremento en el costo total del gas l.p. a lo largo del año 2006 se debe al incremento continuo del gas, que fue de 3.6%. (Figura 7).

17

Figura 5. Evolución del consumo mensual de Gas l.p. en 2006 del Molino Grande.

2,500

3,500

4,500

5,500

6,500

7,500

8,500

9,500

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

Mes

litro

s ga

s l.p

./mes

Figura 6. Evolución del pago mensual por Gas l.p. e n 2006 del Molino Grande.

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

Mes

$/m

es

18

Figura 7. Evolución del costo unitario del Gas l.p. en 2006 del Molino Grande.

3.50

3.55

3.60

3.65

3.70

3.75

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JUL IO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

Mes

$/lit

ro g

as l.

p.

3.2.2.3 Índice de Consumo de Gas l.p. (ICG). Para verificar si la eficiencia del proceso se mantiene constante o se modifica con el paso del tiempo, se analiza el comportamiento del índice energético de consumo de gas l.p. Para esto, se divide el consumo energético del gas en litros, entre la unidad de producción seleccionada: masa producida, en kilogramos:

mesKg

meslt

producción

plgasdeconsumoICG

/

/..==

Si el índice energético de consumo aumenta significa que la instalación está demandando más energía para producir cada unidad, es decir, es más ineficiente. Si por el contrario, el índice energético disminuye, significa que la instalación está siendo más eficiente energéticamente hablando en la producción. Si se comparan los de instalaciones similares se puede prever que tan bien se está trabajando. En el Cuadro 4 y la Figura 8 se presenta el comportamiento del índice de consumo de gas l.p. del molino. En los primeros tres meses se mantiene alrededor de 0.0101 litros de gas/kg de masa, sin embargo, en los siguientes meses hasta julio, el índice aumenta al doble es decir a 0.0207 litros de gas/kg de masa. En el mes de agosto, el molino se presenta como más ineficiente pues obtiene un índice de consumo de 0.0284 litros de gas/kg de masa y culmina el año en un valor de 0.0246 litros de gas/kg de masa, este análisis muestra que, en general, el molino está siendo cada vez ineficiente en el uso del gas l.p. pues el ICG aumenta a lo largo del año.

19

Cuadro 4. Índice de consuno de gas l.p.

MESGas l.p. (lt/mes)

MASA (Kg/mes)

ICG (lt/Kg)

ENERO 3,860 372,673 0.0104

FEBRERO 3,522 336,232 0.0105

MARZO 3,567 377,705 0.0094

ABRIL 6,915 342,901 0.0202

MAYO 7,502 347,299 0.0216JUNIO 7,204 353,282 0.0204

JULIO 6,492 313,547 0.0207

AGOSTO 9,068 319,524 0.0284

SEPTIEMBRE 7,223 301,121 0.0240

OCTUBRE 5,700 327,919 0.0174

NOVIEMBRE 7,140 289,833 0.0246

Figura 8. Índice de consumo de gas l.p. en 2006 del Molino Grande.

0.0000

0.0050

0.0100

0.0150

0.0200

0.0250

0.0300

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

Mes

ICG

(lit

ros

gas

l.p./

Kg)

20

3.2.2.4 Análisis del Consumo de Electricidad. El Molino Grande tiene dos contratos con la empresa Luz y Fuerza del Centro para el suministro de energía eléctrica uno en la Tarifa 3 para el Área de producción y otro en Tarifa 2 para el Área de oficinas. 3.2.2.5. Análisis de la Facturación en Tarifa 3.

La tarifa 3 está destinada al “Servicio general para más de 25 kW de demanda”. Esta tarifa se aplica a todos los negocios que destinan su energía en baja tensión a cualquier uso. Por la forma en que está estructurada, la tarifa 3 presenta tres tipos de cargos:

• Cargo por energía consumida. Se refiere a la energía eléctrica gastada en el periodo de facturación (aproximadamente 1 mes). Se mide en kWh consumidos en el mes, independientemente de la hora de uso. La tarifa se modifica cada mes (Cuadro 5).

• Cargo por demanda máxima. Se considera como demanda máxima, aquella

demanda de energía sostenida durante un intervalo de tiempo de 15 minutos, durante el periodo de facturación. Se mide en kW. Cualquier fracción de kilowatt de demanda máxima medida se toma como un kilowatt completo (Cuadro 5).

• Cargo o bonificación por factor de potencia. El factor de potencia se define como

el coseno del ángulo cuya tangente es la relación de los kVARh a los kWh y se emplea para saber que tanto uso de energía reactiva hay en la empresa. La compañía suministradora de energía penaliza a los usuarios que tienen una FP inferior al 90% y los bonifica es caso contrario. Por lo tanto, debe mantenerse arriba del 90%.

Cuadro 5. Costo de la tarifa 3 eléctrica aplicable en 2006.

Año MES $/kW $/kWh 2005 diciembre 187.46 1.180 2006 enero 188.58 1.187 2006 febrero 186.79 1.176 2006 marzo 186.57 1.175 2006 abril 183.47 1.155 2006 mayo 187.10 1.178 2006 junio 194.68 1.226 2006 julio 204.06 1.285 2006 agosto 208.24 1.311 2006 septiembre 207.55 1.307 2006 octubre 207.72 1.308 2006 noviembre 204.17 1.286 2006 diciembre 203.05 1.279

21

El análisis del consumo de energía eléctrica se hizo con base en los recibos proporcionados correspondientes al año de 2006 (Cuadro 6). Cabe señalar que no fueron proporcionados los recibos de los ciclos de facturación 2 y 10 de los meses de febrero y octubre de 2006. En lo que respecta al ciclo de facturación del mes de marzo el recibo presenta un consumo que abarca los meses de octubre de 2005 hasta marzo de 2006 y tiene un valor de 64,440 kWh. Para poder hacer una estimación del consumo mensual se utilizó el promedio.

Cuadro 6. Información del uso de electricidad en el Molino Grande .

Fecha Consumo Demanda FP C.F

Inicio Final (kWh) (kW) (%)

1 05-Dic-05 04-Ene-06 13,800 175 97.538 2 3 03-Mar-06 12,888 82 97.707 4 03-Mar-06 03-Abr-06 13,440 165 97.780 5 03-Abr-06 04-May-06 9,960 137 98.058 6 04-May-06 05-Jun-06 12,120 144 98.095 7 05-Jun-06 05-Jul-06 14,034 160 97.935 8 05-Jul-06 07-Ago-06 12,360 116 97.984 9 07-Ago-06 06-Sep-06 11,520 134 98.639 10 06-Sep-06 11 05-Oct-06 01-Nov-06 10,800 162 97.843 12 01-Nov-06 05-Dic-06 11,280 118 98.403

Se observa que el consumo de energía eléctrica pasó de 13,800 kWh/mes al principio del año a alrededor de 11,000 kWh/mes en los últimos meses del año, lo cual es consecuente con la menor producción de masa. (Figura 9).

22

Figura 9. Consumo de energía eléctrica en 2006, Mol ino Grande.

9500

10000

10500

11000

11500

12000

12500

13000

13500

14000

14500

ENERO

FEBRERO

MARZOABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIE

MBRE

Mes

kWh

En cuanto a la demanda, que es la suma de las cargas eléctricas que trabajan simultáneamente durante un periodo de 15 minutos, el comportamiento de su evolución es muy errático, pues alcanza valores tan altos como 175 kW en varios meses del año, pero también tan bajos como 116 kW (Figura 10) Como esto influye en la tarifa y el costo a pagar es necesario revisar cuidadosamente los patrones de producción para tratar de disminuirla a un valor compatible con sus necesidades.

Figura 10. Comportamiento de la demanda máxima en 2 006 Molino Grande.

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULI

O

AGOSTO

SEPTIEM

BRE

OCTUBRE

NOVIEM

BRE

DICIE

MBRE

Mes

(kW

)

23

El factor de potencia presenta un comportamiento adecuado (Figura 11), siempre está por arriba del mínimo requerido para no ser penalizado y, por el contrario, se recibe una bonificación.

Figura 11. Comportamiento del Factor de Potencia 20 06 del Molino Grande.

97.4

97.6

97.8

98

98.2

98.4

98.6

98.8

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULI

O

AGOSTO

SEPTIEM

BRE

OCTUBRE

NOVIEM

BRE

DICIE

MBRE

Mes

FP

(%

)

En el Cuadro 7 se presentan los datos del costo pagado por energía eléctrica. El costo total varía entre 33,000 y 60,000 $/mes. (Cuadro 7 y Figura 12).

Cuadro 7. Costo por energía eléctrica en 2006, Moli no Grande.

Fecha Costo

por Energía

Costo por

Demanda

Bonificación por FP D.A.P. IVA Total

C.F

Inicio Final ($) ($) ($) ($) ($)

1 05-Dic-05 04-Ene-06 31,772.55 16,296.88 913.32 4,715.61 7,073.42 58,945.14 2 3 03-Mar-06 14,062.16 13,134.16 543.93 2,665.24 3,997.86 33,315.50 4 03-Mar-06 03-Abr-06 30,832.20 15,765.99 931.96 4,566.62 6,849.93 57,082.78 5 03-Abr-06 04-May-06 25,929.30 11,533.36 749.25 3,671.34 5,329.83 44,415.21 6 04-May-06 05-Jun-06 28,138.28 14,368.26 892.64 4,161.39 6,242.09 52,017.38 7 05-Jun-06 05-Jul-06 31,223.40 17,343.69 971.34 4,759.57 7,139.36 59,494.68 8 05-Jul-06 07-Ago-06 25,307.61 15,950.77 825.17 4,043.32 6,064.98 50,541.51 9 07-Ago-06 06-Sep-06 27,165.56 15,093.50 929.70 4,132.94 6,199.40 51,661.71 10 06-Sep-06 11 05-Oct-06 01-Nov-06 29,325.64 14,117.60 868.86 4,257.44 6,386.16 53,217.96 12 01-Nov-06 05-Dic-06 27,153.49 14,494.47 874.61 4,077.34 6,116.00 50,966.69

24

Figura 12. Evolución del costo por energía eléctric a, del 2006 Molino Grande.

30,000

35,000

40,000

45,000

50,000

55,000

60,000

ENERO

FEBRERO

MARZOABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIE

MBRE

Mes

peso

s ($

)

3.2.2.6. Análisis de la Facturación en Tarifa 2. Como ya se mencionó anteriormente, se tiene un contrato con la empresa Luz y Fuerza del centro para suministro de energía eléctrica en la Tarifa 2. Esta tarifa se aplica a todos los servicios que destinen energía en baja tensión a cualquier uso, con demanda de hasta 25 kW, excepto los servicios para los cuales se fija específicamente su tarifa. Por la forma en que está estructurada, la tarifa 2 presenta las siguientes cuotas aplicables: • Cargo fijo • Cargos adicionales por energía consumida

25

Las cuotas se presentan en el Cuadro 8.

Cuadro 8. Costo de la Tarifa 2 eléctrica aplicable en 2005 y 2006.

Cargo Fijo Cargo por Energía ($/kWh)

AÑO MES $/mes de 0 a 50 de 51a 100 Adicional

2005 Noviembre 39.65 1.548 1.869 2.061 2005 Diciembre 41.27 1.611 1.945 2.145

2006 Enero 41.52 1.621 1.957 2.158

2006 Febrero 41.13 1.606 1.938 2.137

2006 Marzo 41.08 1.604 1.936 2.134

2006 Abril 40.04 1.577 1.904 2.009

2006 Mayo 41.2 1.608 1.942 2.141

2006 Junio 42.87 1.673 2.021 2.228

2006 Julio 44.94 1.754 2.118 2.335

2006 Agosto 45.86 1.79 2.161 2.383

2006 Septiembre 45.71 1.784 2.154 2.375

2006 Octubre 45.75 1.785 2.156 2.377

2006 Noviembre 44.97 1.754 2.119 2.336

2006 Diciembre 44.72 1.744 2.107 2.323

Se proporcionaron los recibos de un año de consumo que comprende los meses de noviembre y diciembre de 2005 y los meses de enero a noviembre del año 2006. Se puede observar que el consumo es de 900 kWh en promedio por mes. (Cuadro 9, Figura 13).

Cuadro 9. Información del uso y costo de la Energía Eléctrica en el Molino Grande.

Bimestre Periodo Consumo Total sin

IVA Costo DAP IVA TOTAL

Inicio Fin kWh $ $ $ $

1 25-Nov-05 25-Ene-06 879 1,893.11 189.31 283.96 2,366.00

2 25-Ene-06 27-Mar-06 897 1,927.15 192.71 289.07 2,409.00

3 27-Mar-06 30-May-06 955 2,035.04 203.50 305.26 2,544.00

4 30-May-06 26-Jul-06 848 1,938.58 193.86 290.78 2,423.00

5 26-Jul-06 26-Sep-06 909 2,169.93 216.99 325.49 2,712.00

6 26-Sep-06 28-Nov-06 948 2,246.47 224.65 336.97 2,808.00 El consumo de energía eléctrica es muy similar durante todo el año, solamente se presenta un ligero aumento en los dos últimos periodos (Figura 13).

26

Figura 13. Consumo de Energía Eléctrica en Tarifa 2 . Molino Grande.

840

860

880

900

920

940

960

1 2 3 4 5 6

Bimestre

kWh

Los costos se mantienen casi constantes durante los primeros cuatro trimestres del año, variando de $ 2,300 a $2,500, sin embargo en los dos últimos periodos se presenta un incremento en el pago, esto puede deberse al cambio de horario en donde se requiere de mayor iluminación por las mañanas.

Figura 14. Evaluación del costo por energía eléctri ca en Tarifa 2. Molino Grande.

$2,350

$2,400

$2,450

$2,500

$2,550

$2,600

$2,650

$2,700

$2,750

$2,800

$2,850

1 2 3 4 5 6

Bimestre

$ / B

imes

tre

27

3.2.2.7 Índice de consumo de Electricidad (ICE). Como se hizo con el índice de consumo de gas l.p. (ICG), también se puede plantear un índice de consumo de electricidad (ICE), para poder estudiar si la eficiencia del proceso se mantiene o se modifica analizando el comportamiento del índice de consumo. Para ello, se divide el consumo de electricidad en kWh, entre la masa producida, en kilogramos:

meskg

meskWh

producción

adelectriciddeconsumoICE

/

/==

Como se observa en la Figura 15 y el Cuadro 10, en los meses de enero a julio se presenta una gran variación del índice que va de 0.029 a 0.045 kWh de electricidad por kilogramo de masa respectivamente; de agosto a diciembre el índice se mantiene casi constante con un valor de 0.038 kWh por kilogramo de masa. Sin embargo, son pocos datos para poder precisar el valor conveniente a mantener en la operación del molino.

Cuadro 10. Índice de Consumo de Electricidad.

MES Producción (Kg/mes)

Consumo (kwh) ICE.

Enero 372,673 13,800 0.037 Febrero 336,232 Marzo 377,705 12,888 0.034 Abril 342,901 13,440 0.039 Mayo 347,299 9,960 0.029 Junio 353,282 12,120 0.034 Julio 313,547 14,034 0.045

Agosto 319,524 12,360 0.039 septiembre 301,121 11,520 0.038

Octubre 327,919 noviembre 289,833 10,800 0.037 diciembre 297,470 11,280 0.038

28

Figura 15. Índice de consumo de electricidad en 200 6 del Molino Grande.

0.027

0.029

0.031

0.033

0.035

0.037

0.039

0.041

0.043

0.045

0.047

enero febrero marzo abril mayo junio julio agosto septiembre octubre noviembre diciembre

Mes

ICE

( k

Wh/

Kg)

3.2.2.8 Consumo Total de Energía. Si se convierten a las mismas unidades el consumo de gas l.p. y el consumo de electricidad es posible estimar la importancia relativa de cada uno de los energéticos (Cuadro 11 y Figura 16). Se observa que el gas l.p. aporta alrededor del 77% de la energía consumida en el molino.

Cuadro 11. Participación en el consumo de energía del gas l.p. y la electricidad.

MES Gas l.p. Electricidad Total Litros MJ termicos % kWh MJ electricos % MJ totales

ENERO 3,860.00 92,640.00 65.09 13,800.00 49,680.00 34.91 142,320.00 FEBRERO 3,522.00 84,528.00 100.00 0.00 0.00 84,528.00 MARZO 3,567.00 85,608.00 100.00 0.00 0.00 85,608.00 ABRIL 6,915.00 165,960.00 77.43 13,440.00 48,384.00 22.57 214,344.00 MAYO 7,502.00 180,048.00 83.39 9,960.00 35,856.00 16.61 215,904.00 JUNIO 7,204.00 172,896.00 79.85 12,120.00 43,632.00 20.15 216,528.00 JULIO 6,492.00 155,808.00 75.51 14,034.00 50,522.40 24.49 206,330.40 AGOSTO 9,068.00 217,632.00 83.03 12,360.00 44,496.00 16.97 262,128.00 SEPTIEMBRE 7,223.00 173,352.00 80.69 11,520.00 41,472.00 19.31 214,824.00 OCTUBRE 5,700.00 136,800.00 100.00 0.00 0.00 136,800.00 NOVIEMBRE 7,140.00 171,360.00 81.51 10,800.00 38,880.00 18.49 210,240.00 DICIEMBRE 0.00 0.00 0.00 11,280.00 40,608.00 100.00 40,608.00 Promedio Mensual 5,682.75 136,386.00 77.21 12,146.00 32,794.20 22.79 169,180.20

29

Figura 16. Distribución energética en el Molino Gr ande.

Electricidad 22.79%

Gas l.p.77.21%

Si se hace la distribución de costos involucrados, la aportación de la energía eléctrica es mayor debido a que la energía eléctrica es más cara que el gas l.p. (Figura 17). No obstante, se observa que es fundamental cuidar el consumo de gas para optimizar el uso de la energía en esta instalación y así disminuir costos que será beneficio en la economía de la empresa.

Figura 17. Distribución de costos por energía en el Molino Grande.

Electricidad57.097%

Gas l.p.42.903%

30

3.2.2.9 Índice Total de Consumo de Energía, (ICT). De una manera similar al índice de consumo de gas l.p. (ICG) o de electricidad (ICE), se puede plantear un índice total de consumo de energía (ICT), para estudiar si la eficiencia del proceso se mantiene o se modifica, es analizado el comportamiento del índice de consumo. Para ello se divide el consumo total de todos los energéticos en unidades comunes, en este caso, los millones de Joules (MJ) entre la masa producida, en kilogramos:

meskg

mesMJ

producción

energíadeconsumoICT

/

/==

El comportamiento del índice a lo largo del año es muy variable pues inicia con un valor de 0.38 MJ de energía por kilogramo de masa, alcanza un valor máximo en el mes de agosto con 0.82 y culmina en el mes de diciembre con un valor de 0.14 MJ de energía por kilogramo de masa. Como los datos proporcionados son pocos no es posible indicar cuál es el valor más conveniente a mantener en la operación del molino.

Figura 18. Índice total de consumo de energía 2006, Molino Grande.

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

ENERO

FEBRERO

MARZOABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIE

MBRE

Mes

ICT

(M

J/K

G)

31

Fotografía 1. Motor del elevador de cangilones del maíz.

Fotografía 2. Vista de la tina de mezclado (izquier da) y calderas para el calentamiento de agua (derec ha).

32

Fotografía 3. Almacén de agua en la azotea.

Fotografía 4. Quemador atmosférico de gas l.p. de l as calderas.

33

Fotografía 5. Quemador atmosférico de gas l.p. de l as calderas.

Fotografía 6. Tinas de reposo.

34

Fotografía 7. Escurridores lavadores del maíz nixta malizado.

Fotografía 8. Bancos de molienda.

35

Fotografía 9. Motor eléctrico del banco de molienda de 30 hp.

Fotografía 10. Tanques de almacenamiento de gas l.p .

36

3.3. Molino Pequeño. 3.3.1. Descripción del proceso. Se trata de un pequeño molino cuyas instalaciones están ubicadas en una sola planta (Figura 19). Se tiene una área de almacenaje de maíz y harina nixtamalizada, otra en donde se hace la preparación del nixtamal y su reposo, una área en donde se ubica el banco de molienda y dos zonas en donde se ubican 3 máquinas tortilladoras. También dispone de un pequeño baño y oficina.

Figura 19. Diagrama de las instalaciones, Molino Pe queño.

Almacenamiento de maíz y harina

nixtamalizada Tina de mezclado y tinas de reposo

Caldereta

Máquina tortilladora 1

Máquina tortilladora 2

Máquina tortilladora 3

Banco de molienda

Oficina

Baño

El molino tiene dos contratos para el consumo de electricidad: uno está hecho en Tarifa 3 y es exclusivo para la alimentación del motor del banco de molienda (Fotografía 12 y 13); el segundo contrato, en Tarifa 2, alimenta a todas las luminarias y el resto de los motores tanto de la producción de nixtamal, como los de las tortilladoras. El molino abre a las 7 a.m. y la molienda inicia un poco antes, alrededor de las 6:45 a.m. La hora de cierre es normalmente las 7:30 p.m. En promedio se preparan diariamente 2 tinas, aunque esto puede variar. El almacenamiento de gas l.p. se realiza en dos tanques de 3,400 litros cada uno ubicados en la azotea (Fotografía 14). La carga de gas l.p. es dos veces a la semana. Cada tanque tiene un indicador digital del porcentaje de llenado que se lee en la planta baja. El gas alimenta tanto a la caldereta como a las 3 máquinas de tortillas. En la misma azotea del edificio, con una superficie aproximada de 15 por 15 metros, se encuentran 3 tinacos (Fotografía 15): 2 para alimentar al molino y 1 para el molino de chiles que es otro negocio, pero utiliza la misma infraestructura.

37

En el suelo de la planta baja del inmueble existe una cisterna que almacena el agua suministrada del municipio. Ésta es bombeada a los tinacos en la azotea con 1 bomba que opera con un motor de 3 hp y trabaja varias veces al día, con una duración total aproximada de 2 horas diarias. En el baño hay una lámpara fluorescente compacta de 13 W que opera cuando se requiere el servicio. En la oficina hay un gabinete T-12 fluorescente de 2 x 39 W. En este molino, el maíz llega en costales y así es almacenado en el área correspondiente (Fotografía 11). Cabe señalar que también se almacenan costales de harina nixtamalizada que se mezcla con la masa producida para dar una tonalidad más blanca a la masa. Para preparar una tina o carga se vacían entre 13 y 14 costales de 50 kg cada uno (650-700 kg), en la tolva, la cual, mediante la intervención de un elevador tipo bazuca, lo lleva a la tina mezcladora. En este dispositivo también se efectúa una ligera limpieza del maíz de las impurezas, ya que puede salir el polvo por la parte inferior. Emplea un motor de 3 hp que invierte entre 5 y 10 minutos para elevar una carga de maíz. Como se indicó previamente se preparan en promedio 2 cargas diarias. Para el calentamiento de agua, el molino cuenta con una caldereta que funciona con gas l.p. y tiene una capacidad de alrededor de 1,000 litros de agua (Fotografía 16). El agua se calienta desde la temperatura ambiente hasta los 90 - 92°C. Cuando el agua está a la temperatura ambiente, el tiempo de calentamiento es de aproximadamente 1.5 horas. Cabe señalar que hay un medidor de gas l.p. en la alimentación de la caldera, pero no fue posible obtener los datos. Los quemadores de gas l.p. son a presión atmosférica e inyectan el aire con el auxilio de un soplador accionado con un pequeño motor de 0.5 hp (Fotografía 17). En la tina mezcladora se alimenta el maíz, el agua caliente y la cantidad de hidróxido de calcio requerida (Fotografía 7). Ahí se mezclan todos los elementos durante 10 minutos, con un agitador accionado con un motor de 5 hp. La mezcla desciende por gravedad a una zona en la que se ubican cuatro tinas de reposo del maíz nixtamalizado (Fotografía 18). Encima de la tina mezcladora hay un gabinete fluorescente T-12 de 2 x 39 W. La zona de almacenamiento, preparación y reposo de nixtamal es iluminada por 3 gabinetes fluorescentes T-12, de 2 x 75 W y uno de 2 x 39 W. Las tinas de reposo se descargan por gravedad por el fondo hacia uno recipiente en donde se escurre el agua. El maíz recibe un ligero enjuague con el agua que además lo ayuda a descender desde las tinas de reposo. Después de eliminar el agua en el separador, el maíz es alimentado al banco de molienda con otra bazuca que trabaja con un motor de 2 hp. Este motor trabaja 4 veces por cada tina que se produce, durante un minuto. Por lo que el tiempo estimado al día es de 10 minutos. El banco opera con un motor de 30 hp (Fotografía 12). El operario estima que el tiempo total de molienda diario es de 4 horas. Aquí se produce la masa, se pesa y se deposita para su uso en las tortilladoras de la misma instalación. No se vende masa a otros molinos. Esta área es iluminada con 1 gabinete fluorescente T-12 de 2 x 75 W.

38

Como se indicó hay 3 máquinas de hacer tortillas (Fotografía 19), cuya capacidad de producción es importante y, dada la magnitud actual de la demanda, no funcionan de manera continua. Consume la masa nixtamalizada producida en el mismo molino combinado con una fracción de harina industrializada. Esta área se ilumina con 5 gabinetes de 2 x 75 W fluorescentes T-12, operan durante el tiempo que está abierto el molino y 3 de ellos durante toda la noche para seguridad. Cabe destacar que el consumo de gas l.p. proviene de los mismos tanques que abastecen el molino, por lo que no están separados los consumos, al igual que el consumo de electricidad que es registrado en el medidor del contrato en Tarifa 2. 3.3.2. Análisis de Consumo de Energía en el Molino Pequeño 3.3.2.1. Producción de Masa. De acuerdo con la información proporcionada (Cuadro 12), la producción de masa a lo largo del año 2006 varía mes con mes alrededor de 84,000 y 91,000 kilogramos para el periodo de enero a octubre. En el mes diciembre del 2006 crecía, hasta alcanzar un máximo de 97,871 kilogramos. El promedio diario de producción es de alrededor de 3,000 Kg. (Figura 20). Cabe mencionar que no se cuentan con los datos del mes de noviembre, por lo cual no se conoce la producción de dicho mes.

Figura 20. Evolución de la producción de masa, Moli no Pequeño (2006).

82,000

84,000

86,000

88,000

90,000

92,000

94,000

96,000

98,000

100,000

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEM

BRE

OCTU

BRE

NOVIE

MBRE

DICIE

MBRE

mes

kg/m

es

39

Cuadro 12. Producción de masa, Molino Pequeño (2006 ). DIA ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

1 0 3,449 2,768 3,265 2,903 2,903 3,265 2,682 3,216 2,903 3,449 2 2,866 3,584 2,986 3,660 2,633 3,265 2,860 2,817 3,615 2,815 3,449 3 2,731 3,584 3,668 3,860 2,725 3,265 2,725 2,866 2,811 2,818 2,731 4 2,731 3,719 3,760 2,725 2,590 2,851 2,590 3,357 2,860 2,768 2,909 5 3,271 3,271 2,726 2,768 3,087 2,676 2,725 3,314 2,725 2,903 2,909 6 3,271 2,731 2,900 2,725 3,173 2,541 2,860 2,725 2,817 3,535 2,909 7 3,314 2,866 2,917 3,130 2,903 2,541 3,265 2,817 2,817 3,578 2,909 8 3,001 3,001 2,903 3,265 2,725 2,590 3,363 2,866 3,357 2,903 3,402 9 3,001 2,774 2,726 2,603 2,725 3,130 2,817 2,774 3,400 2,633 3,314 10 2,731 3,541 3,216 2,633 2,903 3,265 2,639 2,817 2,860 2,633 2,909 11 2,731 3,541 3,536 2,768 2,633 2,768 2,731 3,314 2,817 2,725 3,314 12 2,866 2,731 2,906 2,725 3,173 2,590 2,731 3,314 2,682 2,815 3,044 13 3,541 2,817 2,726 4,247 3,265 2,633 2,774 2,639 2,817 3,357 3,179 14 3,541 2,731 2,011 365 2,768 2,590 3,222 2,817 3,087 3,314 3,165 15 3,001 2,768 2,786 2,660 2,946 2,995 3,265 2,682 5,059 2,731 3,449 16 3,001 2,909 3,130 2,811 2,676 3,283 2,909 2,817 1,350 2,786 3,508 17 3,001 3,535 3,173 2,725 2,676 3,486 2,590 2,952 2,817 2,682 3,216 18 2,866 3,756 3,286 2,639 2,725 2,590 2,774 3,486 2,725 2,639 3,044 19 2,866 2,903 2,725 2,768 3,130 2,590 2,682 3,400 2,725 2,682 3,087 20 3,271 2,860 2,968 2,725 3,265 2,725 2,817 2,817 2,682 3,400 3,087 21 3,541 2,725 3,081 3,173 2,860 2,725 3,356 2,639 2,590 3,443 3,400 22 3,001 2,725 2,990 3,173 2,633 2,811 3,222 2,725 3,222 2,946 3,760 23 2,866 2,903 3,266 2,660 2,676 3,130 2,590 2,682 3,400 2,768 3,713 24 2,866 3,400 3,266 2,682 2,676 3,038 2,639 2,774 2,811 2,725 4,290 25 2,958 3,621 2,725 2,504 2,725 2,860 2,639 3,087 2,725 2,811 0 26 2,866 2,989 2,800 2,504 3,219 2,725 2,596 3,357 2,772 2,795 2,909 27 3,631 2,811 2,725 2,590 3,308 2,590 2,731 2,682 2,682 3,400 2,946 28 3,406 2,946 2,890 3,087 2,768 2,590 3,314 2,682 2,725 3,400 3,067 29 3,044 0 2,725 3,130 2,541 2,725 3,357 2,725 3,443 2,725 3,285 30 2,909 0 2,725 2,803 2,633 3,130 2,682 2,725 3,486 2,909 3,492 31 2,866 0 3,179 0 2,633 0 2,774 2,762 0 3,044 4,026

TOTAL 91,556 87,191 92,189 85,373 88,296 85,601 89,504 90,113 89,095 91,586 97,871

40

3.3.2.2. Análisis del Consumo de Gas l.p. Para analizar el consumo de gas l.p. se consideraron los datos del año 2006 (Cuadro 13, Figura 21). De enero a julio se observa una disminución del consumo de gas l.p. que va de 13,836 litros a 7,446 litros por mes, a partir del mes de agosto se presenta un aumento en el consumo que va de 10,234 litros hasta 12,507 litros en el mes de octubre, el resto del año comienza de nuevo a disminuir el consumo en el mes de noviembre con 11,082 litros y termina en diciembre con 9,724 litros. Cabe recordar que este consumo no se debe exclusivamente al molino, sino también al de las 3 máquinas tortilladoras, por lo que deben analizarse con cautela.

Figura 21. Evolución del consumo mensual de gas l.p ., Molino Pequeño (2006).

6,000

7,000

8,000

9,000

10,000

11,000

12,000

13,000

14,000

15,000

ENERO

FEBRERO

MARZOABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEM

BRE

DICIE

MBRE

Mes

Litr

os g

as l.

p./m

es

Al realizar el análisis de los costos, se observa que el comportamiento es similar al del consumo (Cuadro 13, Figura 22). De enero a julio se observa una disminución de los costos de gas l.p. que va de $57,000 a $31,273 por mes; a partir del mes de agosto y hasta octubre se presenta un aumento en los costos que van de $43,085 a $53,155. El resto del año disminuye de nuevo el costo; en el mes de noviembre llega a $47,319 y termina en diciembre con $41,618.

41

Figura 22. Evolución de los costos mensuales de gas l.p., Molino Pequeño (2006).

30,000

35,000

40,000

45,000

50,000

55,000

60,000

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEM

BRE

OCTU

BRE

NOVIE

MBRE

DICIE

MBRE

Mes

$/m

es

Cabe destacar que, el impacto en los costos se debe en parte a que el costo unitario del gas l.p. aumenta mensualmente (Figura 23). Como se aprecia el aumento del costo es pequeño, ya que empieza con un costo en enero de $3.5826 el litro y llega a un máximo de $3.7217/lt en el mes de diciembre, es decir en el año aumentó 3.88%.

42

Figura 23. Evolución del costo unitario del gas l.p . (2006).

3.50

3.55

3.60

3.65

3.70

3.75

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULI

O

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEM

BRE

DICIE

MBRE

Mes

$/lit

ro g

as l.

p.

Cuadro 13. Consumo de gas l.p., molino Pequeño (200 6).

ENERO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($) 1 02-Ene-06 1,292 3.5826 5,323.03 2 06-Ene-06 1,698 3.5826 6,995.74 3 09-Ene-06 1,530 3.5826 6,303.58 4 13-Ene-06 1,564 3.5826 6,443.66 5 16-Ene-06 1,530 3.5826 6,303.58 6 20-Ene-06 1,598 3.5826 6,583.74 7 23-Ene-06 1,496 3.5826 6,163.51 8 27-Ene-06 1,598 3.5826 6,583.74 9 30-Ene-06 1,530 3.5826 6,303.58

SUMA 13,836 57,004.18 FEBRERO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 03-Feb-06 1,666 3.5913 6,880.57 2 06-Feb-06 1,438 3.5913 5,938.93 3 10-Feb-06 1,598 3.5913 6,599.73 4 13-Feb-06 1,496 3.5913 6,178.47 5 17-Feb-06 1,530 3.5913 6,318.89 6 20-Feb-06 1,428 3.5913 5,897.63 7 24-Feb-06 1,564 3.5913 6,459.31 8 27-Feb-06 1,530 3.5913 6,318.89

SUMA 12,250 50,592.44

43

MARZO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($) 1 03-Mar-06 1,564 3.60 6,474.96 2 06-Mar-06 1,054 3.60 4,363.56 3 10-Mar-06 1,530 3.60 6,334.20 4 13-Mar-06 1,426 3.60 5,903.64 5 17-Mar-06 1,598 3.60 6,615.72 6 20-Mar-06 1,462 3.60 6,052.68 7 24-Mar-06 1,530 3.60 6,334.20 8 27-Mar-06 1,462 3.60 6,052.68 9 31-Mar-06 1,530 3.60 6,334.20

SUMA 13,156 54,465.84 ABRIL FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 03-Abr-06 1,326 3.6174 5,516.17 2 07-Abr-06 1,530 3.6174 6,364.82 3 10-Abr-06 1,330 3.6174 5,532.81 4 13-Abr-06 1,220 3.6174 5,075.21 5 17-Abr-06 1,326 3.6174 5,516.17 6 21-Abr-06 1,530 3.6174 6,364.82 7 24-Abr-06 1,394 3.6174 5,799.05 8 28-Abr-06 1,496 3.6174 6,223.37 9 30-Abr-06 1,394 3.6174 5,799.05

SUMA 12,546 52,191.49 MAYO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 05-May-06 1,530 3.6261 6,380.12 2 08-May-06 1,394 3.6261 5,813.00 3 12-May-06 1,530 3.6261 6,380.12 4 15-May-06 1,292 3.6261 5,387.66 5 19-May-06 1,530 3.6261 6,380.12 6 22-May-06 1,428 3.6261 5,954.78 7 29-May-06 1,428 3.6261 5,954.78

SUMA 10,132 42,250.59 JUNIO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 02-Jun-06 1,530 3.6435 6,410.74 2 12-Jun-06 1,460 3.6435 6,117.44 3 16-Jun-06 1,530 3.6435 6,410.74 4 19-Jun-06 1,462 3.6435 6,125.82 5 23-Jun-06 1,530 3.6435 6,410.74 6 26-Jun-06 1,394 3.6435 5,840.89 7 30-Jun-06 1,530 3.6435 6,410.74

SUMA 10,436 43,727.10 JULIO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 03-Jul-06 1,462 3.6522 6,140.44 2 07-Jul-06 1,530 3.6522 6,426.05 3 17-Jul-06 1,428 3.6522 5,997.64 4 21-Jul-06 1,530 3.6522 6,426.05 5 31-Jul-06 1,496 3.6522 6,283.24

SUMA 7,446 31,273.42

44

AGOSTO FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($) 1 07-Ago-06 1,462 3.6609 6,155.07 2 11-Ago-06 1,530 3.6609 6,441.35 3 14-Ago-06 1,326 3.6609 5,582.51 4 18-Ago-06 1,530 3.6609 6,441.35 5 21-Ago-06 1,462 3.6609 6,155.07 6 25-Ago-06 1,530 3.6609 6,441.35 7 28-Ago-06 1,394 3.6609 5,868.79

SUMA 10,234 43,085.50 SEPTIEMBRE FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 01-Sep-06 1,428 3.6783 6,040.50 2 04-Sep-06 1,326 3.6783 5,609.04 3 08-Sep-06 1,496 3.6783 6,328.15 4 11-Sep-06 1,224 3.6783 5,177.58 5 15-Sep-06 1,564 3.6783 6,615.79 6 18-Sep-06 1,054 3.6783 4,458.47 7 22-Sep-06 1,496 3.6783 6,328.15 8 25-Sep-06 1,224 3.6783 5,177.58 9 29-Sep-06 1,496 3.6783 6,328.15

SUMA 12,308 52,063.39 OCTUBRE FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 02-Oct-06 1,326 3.6957 5,635.57 2 06-Oct-06 1,595 3.6957 6,778.84 3 09-Oct-06 1,224 3.6957 5,202.07 4 13-Oct-06 1,428 3.6957 6,069.08 5 16-Oct-06 1,292 3.6957 5,491.07 6 20-Oct-06 1,462 3.6957 6,213.58 7 23-Oct-06 1,292 3.6957 5,491.07 8 27-Oct-06 1,428 3.6957 6,069.08 9 30-Oct-06 1,460 3.6957 6,205.08

SUMA 12,507 53,155.44 NOVIEMBRE FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 03-Nov-06 1,495 3.7130 6,383.58 2 06-Nov-06 1,325 3.7130 5,657.68 3 10-Nov-06 1,394 3.7130 5,952.31 4 13-Nov-06 1,292 3.7130 5,516.78 5 17-Nov-06 1,496 3.7130 6,387.85 6 20-Nov-06 1,326 3.7130 5,661.95 7 24-Nov-06 1,496 3.7130 6,387.85 8 27-Nov-06 1,258 3.7130 5,371.60

SUMA 11,082 47,319.59 DICIEMBRE FECHA LITROS $/LITRO TOTAL ($)

1 01-Dic-06 1,462 3.7217 6,257.29 2 04-Dic-06 1,258 3.7217 5,384.18 3 15-Dic-06 1,496 3.7217 6,402.81 4 18-Dic-06 1,394 3.7217 5,966.26 5 22-Dic-06 1,496 3.7217 6,402.81

45

6 26-Dic-06 1,394 3.7217 5,966.26 7 29-Dic-06 1,224 3.7217 5,238.66

SUMA 9,724 41,618.28 3.3.2.3. Índice de Consumo de Gas l.p. (ICG).

Una manera muy útil de verificar si la eficiencia del proceso se mantiene o se modifica con el tiempo es analizando el comportamiento del índice energético de consumo. Para ello, se divide el consumo de un energético, en este caso el gas l.p., en litros, entre la unidad de producción seleccionada: producción de masa en kilogramos:

meskg

meslt

producción

plgasdconsumoICG

/

/..e==

Si el índice energético de consumo aumenta significa que la instalación está demandando más energía para producir cada unidad, es decir, se es más ineficiente. Si por el contrario, el índice energético disminuye significa que la instalación está siendo más eficiente energéticamente hablando en la producción. Si se comparan con los de instalaciones parecidas, se puede prever qué tan bien se está trabajando en la instalación que se está estudiando. En el caso del Molino Pequeño, el índice de consumo de gas l.p. por kilogramo de masa producida no varía mucho en los primeros cuatro meses del año, ya que se encuentra entre 0.15 y 0.14 litros de gas/kg de masa (Cuadro 14, Figura 24). Sin embargo, de mayo a diciembre, el índice varía mucho, ya que va de 0.083 y 0.138 litros de gas/kg de masa. Este índice refleja el consumo del molino y las 3 tortillerías, por lo que las políticas operativas tienen que tomar en cuenta este hecho.

Cuadro 14. Índice de consumo de gas l.p., Molino Pe queño (2006).

PERIODO Consumo gas l.p. (litros/mes)

Producción (kg masa/mes)

ICG (litros/kg)

ENERO 13,836 91,556 0.1511 FEBRERO 12,250 87,191 0.1405

MARZO 13,156 92,189 0.1427 ABRIL 12,546 84,373 0.1487 MAYO 10,132 88,296 0.1148 JUNIO 10,436 85,601 0.1219 JULIO 7,446 89,504 0.0832

AGOSTO 10,234 90,113 0.1136 SEPTIEMBRE 12,308 89,095 0.1381

OCTUBRE 12,507 91,586 0.1366 NOVIEMBRE 11,082 DICIEMBRE 9,724 97,871 0.0994

46

Figura 24. Evolución del índice de consumo de gas l .p., Molino Pequeño (2006).

0.0800

0.0900

0.1000

0.1100

0.1200

0.1300

0.1400

0.1500

0.1600

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIE

MBRE

DICIE

MBRE

Mes

ICG

(lt

gas

l.p./

kg)

3.3.2.4. Análisis del Consumo de Electricidad. Como se señaló en la introducción el molino tiene dos contratos de energía eléctrica, uno en Tarifa 2 y otro en Tarifa 3 con la empresa Luz y Fuerza del Centro para suministro de energía eléctrica. La Tarifa 3 se aplica a todos los servicios que destinen energía en baja tensión a cualquier uso, con demanda de más de 25 kW, excepto los servicios para los cuales se fija específicamente su tarifa. Por la forma en que está estructurada, la Tarifa 3 presenta tres tipos de cargos:

• Cargo por energía consumida. Se refiere a la energía eléctrica empleada en el periodo de facturación (aproximadamente un mes). Se mide en kWh. En la tarifa 3 aplica el mismo costo en $/kwh para todos los kWh consumidos en el mes, independientemente de la hora de uso, La tarifa se va modifican cada mes (Cuadro 15).

• Cargo por demanda máxima. Se considera como demanda máxima, aquella demanda

de energía sostenida durante el intervalo de tiempo de 15 minutos, durante el periodo de facturación. Se mide en kW. Cualquier fracción de kilowatt de demanda máxima medida se toma como un kilowatt completo (Cuadro 15).

47

• Cargo o bonificación por factor de potencia. El factor de potencia se define como el coseno del ángulo cuya tangente es la relación de los kVARh a los kWh y se emplea para saber que tanto uso de energía reactiva hay en la empresa. La compañía suministradora de energía penaliza a los usuarios cuando el factor de potencia del servicio durante cualquier periodo de facturación, tenga un promedio menor a 90% atrasado y los bonifica en el caso que el factor de potencia tenga un valor igual o superior a 90%.

Cabe señalar que durante el 2006 el costo de la energía eléctrica aumento en más del 8%. Al analizar los datos proporcionados (Cuadro 16), se observa que el consumo mensual no varía mucho durante el año, tiene un promedio de 3,240 kWh. No está de más mencionar que durante el año en el periodo de enero a febrero del 2006, se presentó el consumo máximo con 3,770 kWh y el mínimo se alcanzó, en el período de febrero a marzo que fue de 2,700 kWh (Cuadro 16, Figura 25).

Cuadro 15. Costo de la Tarifa 3 eléctrica aplicable en 2006 y 2007.

Año MES $/kW $/kWh 2005 Diciembre 187.46 1.180 2006 Enero 188.58 1.187 2006 Febrero 186.79 1.176 2006 Marzo 186.57 1.175 2006 Abril 183.47 1.155 2006 Mayo 187.10 1.178 2006 Junio 194.68 1.226 2006 Julio 204.06 1.285 2006 Agosto 208.24 1.311 2006 Septiembre 207.55 1.307 2006 Octubre 207.72 1.308 2006 Noviembre 204.17 1.286 2006 Diciembre 203.05 1.279 2007 Enero 200.67 1.264 2007 Febrero 194.97 1.228 2007 Marzo 193.86 1.221 2007 Abril 194.03 1.222 2007 Mayo 195.95 1.234 2007 Junio 198.52 1.25

48

Cuadro 16. Información del uso de electricidad en e l molino Pequeño (2006-2007).

Demanda Consumo Factor de Potencia Ciclo de

Facturación. Período kW kWh %

1 7-dic-05 a 6-ene-06 30 3360 80.686 2 6-ene-06 a 7-feb-06 26 3770 80.076 3 7-feb-06 a 8-marzo-06 25 3340 79.712 4 8-marzo-06 a 5-abril-06 24 3410 79.634 5 5-abril-06 a 10-mayo-06 28 3460 79.833 6 10-mayo-06 a 7-junio-06 35 3080 81.498 7 7-junio-06 a 7-julio-06 31 3060 81.948 8 7-jul-06 a 8-ago-06 27 3620 80.371 9 8-agosto-06 a 7-sep-06 26 3040 80.000

10 7-sep-06 a 6-oct-06 29 2890 81.430 11 6-oct-06 a 6-nov-06 28 3350 81.176 12 6-nov-06 a 6-dic-06 32 3290 81.490 1 6-dic-06 a 8-ene-07 29 3650 81.659 2 8-ene-07 a 9-feb-07 27 3200 81.081 3 9-feb-07 a 8-marzo-07 30 2700 80.640 4 8-marzo-07 a 11-abril-07 28 3390 80.254 5 11-abril-07 a 9-mayo-07 26 2980 79.678 6 9-mayo-07 a 6-junio-07 25 2720 80.141

Figura 25. Evolución del índice del consumo de elec tricidad, Molino Pequeño (2006-2007).

2500

2700

2900

3100

3300

3500

3700

3900

ener

o

febr

ero

mar

zoab

ril

may

ojun

iojul

io

agos

to

sept

iembr

e

octu

bre

novie

mbr

e

diciem

bre

ener

o

febr

ero

mar

zoab

ril

may

ojun

io

Mes

(kW

h)

49

En lo que respecta a la demanda, el contrato fue hecho para un valor de 35 kW; al analizar los recibos, se obtiene que el valor de la demanda máxima medida está entre 24 y 35 kW (Cuadro 16, Figura 26). Aunque no deja de llamar la atención que esta demanda sea tan variable si se supone que sólo está conectado a ella el motor de 30 hp de capacidad nominal, lo cual equivale a menos de 28 kW si se supone una eficiencia de operación del motor de 80%. Convendría analizar qué es lo que está sucediendo. Finalmente, con lo que respecta al factor de potencia, el molino presenta valores por debajo del 90 % durante todo el año (Figura 27, Cuadro 16); esto significa que se paga una penalización o un costo adicional por electricidad (Cuadro 17). Es altamente recomendable corregir el factor de potencia para evitar el pago extra por electricidad. Con relación a los costos de la energía eléctrica, es conveniente mencionar que además de los costos por energía, demanda y la penalización por bajo factor de potencia, en el Estado de México se paga un cargo municipal por derecho de alumbrado público (DAP), que en este caso es del 10%. Este porcentaje, al igual que el IVA, se maneja sobre el total de la suma de los otros conceptos (Cuadro 17). Se observa que el total pagado varía entre el mínimo que se pagó en el periodo de mayo – junio del 2007 de $10,518 y el máximo alcanzado en el periodo de diciembre del 2006 a enero del 2007 que fue de $14,463, con lo que se puede decir que el promedio que se pagó durante el año 2006 y lo que va del 2007 fue de $ 12,710 al mes (Cuadro 17, Figura 28).

Figura 26. Evolución de la demanda, Molino Pequeño (2006-2007).

22

24

26

28

30

32

34

36

ener

o

febr

ero

mar

zoab

ril

may

ojun

iojul

io

agos

to

sept

iembr

e

octu

bre

novie

mbr

e

diciem

bre

ener

o

febr

ero

mar

zoab

ril

may

ojun

io

Mes

(kW

)

50

Figura 27. Evolución del factor de potencia, Molino Pequeño (2006-2007).

79.00

79.50

80.00

80.50

81.00

81.50

82.00

82.50

ener

o

febr

ero

mar

zoab

ril

may

ojunio

julio

agos

to

septiembr

e

octubr

e

noviem

bre

diciem

bre

ener

o

febr

ero

mar

zoab

ril

may

ojunio

Mes

FP

(%

)

51

Cuadro 17. Costo por energía eléctrica, Molino Peq ueño (2006-2007).

Energía Demanda Costo FP Costo DAP IVA Total Ciclo de

Facturación Período $ $ $ $ $ $

1 7-dic-05 a 6-ene-06 3,969.50 5,448.89 659.29 1,007.77 1,511.65 12,597.10 2 6-ene-06 a 7-feb-06 4,465.92 5,168.23 722.56 1,035.67 1,553.51 12,945.89 3 7-feb-06 a 8-marzo-06 3,926.92 4,705.99 673.37 930.63 1,395.94 11,632.84 4 8-marzo-06 a 5-abril-06 3,994.57 4,056.03 627.95 867.85 1,301.78 10,848.18 5 5-abril-06 a 10-mayo-06 4,019.04 5,970.90 759.24 1,074.92 1,612.38 13,436.47 6 10-mayo-06 a 7-junio-06 3,665.20 6,025.97 610.54 1,030.17 1,545.26 12,877.14 7 7-junio-06 a 7-julio-06 3,793.69 6,055.31 581.09 1,043.01 1,564.51 13,037.61 8 7-jul-06 a 8-ago-06 4,675.23 5,716.47 748.20 1,113.99 1,670.99 13,924.88 9 8-agosto-06 a 7-sep-06 3,982.60 5,276.15 694.41 995.32 1,492.97 12,441.45

10 7-sep-06 a 6-oct-06 3,777.83 5,780.44 602.17 1,016.04 1,524.07 12,700.55 11 6-oct-06 a 6-nov-06 4,367.54 5,833.80 663.09 1,086.44 1,629.66 13,580.53 12 6-nov-06 a 6-dic-06 4,226.33 6,484.35 674.77 1,138.55 1,707.82 14,231.82 1 6-dic-06 a 8-ene-07 4,655.08 6250.54 665.24 1,157.09 1,735.63 14,463.57 2 8-ene-07 a 9-feb-07 4,012.40 5711.93 641.81 1,036.61 1,554.92 12,957.68 3 9-feb-07 a 8-marzo-07 3,310.00 5469.88 614.59 939.45 1,409.17 11,743.09 4 8-marzo-07 a 11-abril-07 4,140.29 6019.33 741.65 1,090.13 1,635.19 13,626.58 5 11-abril-07 a 9-mayo-07 3,653.05 4674.13 649.52 897.67 1,346.51 11,220.89 6 9-mayo-07 a 6-junio-07 3,365.81 4469.13 579.79 841.47 1,262.21 10,518.40

52

Figura 28. Evolución del costo de la energía eléctr ica, Molino Pequeño (2006-2007).

10,000.00

10,500.00

11,000.00

11,500.00

12,000.00

12,500.00

13,000.00

13,500.00

14,000.00

14,500.00

15,000.00

ener

o

febr

ero

mar

zoab

ril

may

ojun

iojul

io

agos

to

sept

iembr

e

octu

bre

novie

mbr

e

diciem

bre

ener

o

febr

ero

mar

zoab

ril

may

ojun

io

Mes

Pes

os (

$)

Como ya se señaló el molino también tiene un contrato con la empresa Luz y Fuerza del Centro para suministro de energía eléctrica en la Tarifa 2, que mide el consumo de todos los motores del molino de nixtamal, las máquinas tortilladoras y el alumbrado. Esta tarifa se aplica a todos los servicios que destinen energía en baja tensión a cualquier uso, con demanda de hasta 25 kW. Por la forma en que está estructurada, en la Tarifa 2 se hace un cobro o cargo fijo mensual más el cargo por la energía consumida, cuyo costo depende del nivel de consumo. Los primeros kWh son más económicos que los siguientes. En el Cuadro 18 se presentan los montos correspondientes a esta tarifa. Cuando el usuario excede la demanda de 25 kW, deberá solicitar al suministrador que aplique la tarifa 3. De no hacerlo, a la tercera medición consecutiva en que exceda la demanda de 25 kW, será reclasificado por el suministrador, notificándole al usuario. Al analizar los pocos datos proporcionados, se observa que el consumo de energía es aún mayor que el registrado en el medidor en Tarifa 3, pues mientras que en el primero va de 2,700 a 3,700 kWh/mes, en Tarifa 2 registran más de 4,000 kWh/bimestre. Desafortunadamente en esta tarifa no se registra la demanda máxima pues es importante conocerla para evaluar sin no le es más conveniente cambiar a Tarifa 3 todo el molino, en el Cuadro 19 se muestran los pocos datos que se pudieron recabar del costo de la energía.

53

Cuadro 18. Cargos aplicables en Tarifa 2.

Cargo Fijo Cargo por energía ($/kWh) Mes $/mes 1 - 50 51 - 100 Adicional

Ene-06 41.52 1.621 1.957 2.158 Feb-06 41.13 1.606 1.938 2.137 Mar-06 41.08 1.604 1.936 2.134 Abr-06 40.40 1.577 1.904 2.099 May-06 41.20 1.608 1.942 2.141 Jun-06 42.87 1.673 2.021 2.228 Jul-06 44.94 1.754 2.118 2.335 Ago-06 45.86 1.790 2.161 2.383 Sep-06 45.71 1.784 2.154 2.375 Oct-06 45.75 1.785 2.156 2.377 Nov-06 44.97 1.754 2.119 2.336 Dic-06 44.72 1.744 2.107 2.323 Ene-07 44.20 1.724 2.082 2.296 Feb-07 42.94 1.675 2.023 2.231 Mar-07 42.70 1.665 2.011 2.218 Abr-07 42.74 1.666 2.013 2.220

Cuadro 19. Energía consumida en Tarifa 2 y costos, Molino Pequeño (2007).

Consumo Costo energía y cargo fijo DAP IVA Total

Bimestre Período kWh $ $ $ $

1 29-nov-06 a 30-enero-07 3946 9,094.08 909.41 1,364.11 11,367.60 2 30-enero a 29-marzo-07 4567 10,140.37 1,014.04 1,521.06 12,675.46

3.3.2.5. Índice de Consumo de Electricidad (ICE). El análisis de la evolución del índice de consumo de electricidad (ICE), permite estudiar si la eficiencia del proceso se mantiene o se modifica. Para ello, se divide el consumo de la electricidad en kWh, entre la producción de masa en kilogramos.

meskg

meskWh

producción

adelectriciddeconsumoICE

/

/==

Como se indicó anteriormente, los dos contratos de energía eléctrica, en tarifa 2 y 3, miden tanto el consumo del molino como el de las 3 máquinas tortilladoras, por lo que el ICE no puede reflejar directamente el consumo del molino, por ello se realizó un cálculo tomando únicamente el consumo en tarifa 3 y el ICE se muestra en Figura 29. Se observa que los valores son bastante constantes a lo largo del año, pues el índice de consumo de energía eléctrica varió entre 0.032 y 0.043 kWh/kg, con un promedio de 0.037 kWh/kg.

54

Para tener una mejor idea del ICE en este molino, se hizo una evaluación del ICE mediante la suma del valor promedio de los únicos datos disponibles en Tarifa 2 a los consumos en Tarifa 3. Los resultados de muestran en la Figura 30 y se observa que el ICE pasa de un valor promedio de 0.037 kWh/kg a un valor promedio de 0.062 kWh/kg de masa.

Figura 29. Evolución del ICE del Molino Pequeño en Tarifa 3 (2006).

0.03

0.032

0.034

0.036

0.038

0.04

0.042

0.044

enero febrero marzo abril mayo junio julio agosto septiembre octubre noviembre diciembre

Mes

ICE

(kW

h/ K

g)

Figura 30. Evolución del ICE del Molino Pequeño en Tarifa 2 más Tarifa 3 (2006).

0.0500

0.0550

0.0600

0.0650

0.0700

ener

o

febr

ero

mar

zoab

ril

may

oju

nio julio

agos

to

sept

iembr

e

octu

bre

novie

mbre

dicie

mbr

e

Mes

ICE

(kW

h/kg

)

55

3.3.2.6. Consumo Total de Energía. Para evaluar el consumo total de energía en la producción de masa y estimar la importancia relativa de cada energético, se convierten los consumos a las mismas unidades de energía (Cuadro 20Figura 31). Se observa claramente que el gas l.p. aporta la mayor parte con alrededor del 93.3 % de la energía consumida en el molino; la electricidad aporta apenas el 6.7 de la energía consumida, distribuida en 4.2 % en tarifa 3 y 2.5 % en Tarifa 2

Cuadro 20. Participación en el consumo de energía d el gas l.p. y la electricidad.

TotalMES litros MJtermicos % kWh electricos MJ electricos % kWh electricos MJ electricos % MJ totalENERO 13,836.00 332,064.00 92.66 3,360.00 12,096.00 3.38 3946.00 14205.60 3.96 358,365.60FEBRERO 12,250.00 294,000.00 90.74 3,770.00 13,572.00 4.19 4567.00 16441.20 5.07 324,013.20MARZO 13,156.00 315,744.00 92.03 3,340.00 12,024.00 3.50 4256.00 15321.60 4.47 343,089.60ABRIL 12,546.00 301,104.00 91.60 3,410.00 12,276.00 3.73 4257.00 15325.20 4.66 328,705.20MAYO 10,132.00 243,168.00 89.75 3,460.00 12,456.00 4.60 4256.00 15321.60 5.65 270,945.60JUNIO 10,436.00 250,464.00 90.46 3,080.00 11,088.00 4.00 4257.00 15325.20 5.54 276,877.20JULIO 7,446.00 178,704.00 94.19 3,060.00 11,016.00 5.81 0.00 0.00 189,720.00AGOSTO 10,234.00 245,616.00 94.96 3,620.00 13,032.00 5.04 0.00 0.00 258,648.00SEPTIEMBRE 12,308.00 295,392.00 96.43 3,040.00 10,944.00 3.57 0.00 0.00 306,336.00OCTUBRE 12,507.00 300,168.00 96.65 2,890.00 10,404.00 3.35 0.00 0.00 310,572.00NOVIEMBRE 11,082.00 265,968.00 95.66 3,350.00 12,060.00 4.34 0.00 0.00 278,028.00DICIEMBRE 9,724.00 233,376.00 95.17 3,290.00 11,844.00 4.83 0.00 0.00 245,220.00Promedio 11,304.75 271,314.00 93.36 3,305.83 11,901.00 4.20 4256.50 7661.70 2.45 290,876.70

Gas l.p. Electricidad Electricidad tarifa 2

Si se hace la distribución de los costos involucrados, la aportación de la energía eléctrica es mayor, debido a que la energía eléctrica es más cara que el gas l.p. (Figura 32). Sin embargo, es fundamental cuidar principalmente el consumo de gas l.p., ya que representa casi 72% del costo. Como una primera conclusión del análisis realizado, se hace evidente que se debe poner mayor atención al empleo de gas l.p., para que de esta manera se pueda disminuir el uso de la energía de esta instalación y de esta manera se disminuyan los costos, en beneficio de la economía de la empresa.

56

Figura 31. Distribución promedio de la energía empl eada en el Molino Pequeño (2006).

Electricidad tarifa 34.20%

Electricidad tarifa 22.5%

Gas l.p.93.4%

Figura 32. Distribución promedio de la energía empl eada en el Molino Pequeño (2006).

Gas l.p.72%

Electricidad tarifa 320%

Electricidad tarifa 215.8%

57

3.3.2.7. Índice Total de Consumo de Energía (ICT). De manera similar al índice de consumo de gas l.p (ICG) o de electricidad (ICE), se puede plantear un índice total de consumo de energía (ICT), de esta manera se puede estudiar si la eficiencia del proceso se mantiene o se modifica. Para ello se divide el consumo total de todos los energéticos en unidades comunes (millones de Joules), entre la producción de masa en kilogramos.

meskg

mesMJ

producción

energíadeconsumoICT

/

/==

Como se observa durante todo el año el consumo de energía por cada kilogramo de producción fue en promedio de 3.26 MJ/kg (Figura 33). El valor máximo fue de 3.91 en el mes de enero y el mínimo de 2.12 en el mes de julio. Cabe mencionar que el índice de consumo total de energía muestra un comportamiento similar al de gas l.p., ya que este energético es el de mayor uso en el proceso.

Figura 33. Índice total de consumo de energía, Moli no Pequeño (2006).

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEM

BRE

OCTU

BRE

NOVIE

MBRE

DICIE

MBRE

Meses.

ICT

((M

J/K

g).

58

Fotografía 11. Lugar donde se almacena el maíz y la harina niztamalizada.

Fotografía 12. Motor que mueve el banco de molienda .

59

Fotografía 13. Banco de molienda.

Fotografía 14. Tanque de almacenamiento de gas l.p.

60

Fotografía 15. Tinacos de almacenamiento de agua.

Fotografía 16. Caldera para el calentamiento de agu a.

61

Fotografía 17. Motor pequeño de 0.5 hp que ayuda a inyectar el aire a la caldera.

Fotografía 18. Tinas de mezclado y reposo.

62

Fotografía 19. Máquina tortilladora.

63

4. ENERGÍA EN EL PROCESO DE NIXTAMALIZACIÓN. 4.1. Introducción. El consumo de energía en un molino de nixtamal depende de numerosos factores, uno de los más importantes es el tipo de tecnología de cocimiento empleada. En este trabajo se han analizado dos molinos: uno denominado pequeño y el otro grande. Para complementar el análisis se incorporan los datos de un molino mediano analizado en una etapa previa del proyecto. Un molino de nixtamal es una pequeña unidad empresarial en donde se procesa el maíz para obtener masa nixtamalizada. En este trabajo, después de un análisis previo, se seleccionaron dos molinos por sus distintas capacidades de producción de masa, a los que se denominará en adelante: pequeño (3,000 kg/día) y grande (10,000-12,000 kg/día), asi como la incorporación de los datos de un tercer molino, que se denomina mediano (5,000 kg/día). Una de las características notorias de los molinos estudiados es la responsabilidad absoluta del encargado sobre la variación de los parámetros para lograr la calidad de la masa deseada en cuanto a textura, color y humedad. Es importante señalar que estas variables dependen de múltiples factores, entre los que se puede señalar la variedad y calidad del los granos del maíz empleado y el proceso específico que se emplea en función de la infraestructura disponible en el molino. En los molinos estudiados el proceso es básicamente el mismo, si bien el grado de equipamiento depende del tamaño del molino. El proceso inicia con la recepción y almacenado del maíz. En el molino pequeño, el maíz llega en costales de 50 kilogramos cada uno y así se almacena hasta su utilización. En el molino grande, el maíz se adquiere a granel en camiones de 17 toneladas cada uno, de aquí se descarga y almacena en los silos. Para la descarga de costales se usa sólo mano de obra humana y en el manejo a granel se emplean elevadores de cangilones y tornillos sin fin accionados con motores eléctricos de pequeña capacidad. Para dar inicio al proceso de la nixtamalización, primeramente se somete al maíz a una operación de limpieza, que puede ser nula en los molinos pequeños, al descargar directamente los sacos de maíz a la alimentación, o puede tener una o dos etapas de limpieza mediante unos sistemas de cribas denominados harneros, en los cuales se separan los elementos indeseables a los que se les denomina el tamo y se retiran. En los tres molinos, la unidad de preparación es la “tina”. La tina es un recipiente que recibe una carga de maíz y las cantidades requeridas de agua caliente y cal para la nixtamalización. El maíz se alimenta a la tina mezcladora con un elevador tipo gusano (bazuca), accionado mediante un motor eléctrico (3 hp) y una transmisión de cadena. La carga típica de una tina se integra con 700 kilogramos de maíz, 1,000 litros de agua caliente y 9.75 kilogramos de cal (Figura 34).

64

Figura 34. Descripción del proceso nixtamalización.

La cantidad requerida de agua se lleva a las condiciones del proceso mediante el empleo de un calentador o caldereta. Este dispositivo tiene una capacidad de 1,000 litros de agua. El calentamiento tarda aproximadamente 45 minutos para llevar al agua de la temperatura ambiente hasta ebullición que es la temperatura recomendada (90 - 92°C). En los molinos estudiados el combustible empleado es gas l.p., con un consumo de energía de 15 litros por cada 1,000 litros de agua. Las calderetas analizadas tienen un quemador abierto o atmosférico que impulsa el aire con un ventilador accionado con un motor eléctrico (1 hp). En el molino grande se observó un sistema de eliminación de bacterias en el agua mediante luz ultravioleta instalado entre la cisterna y la caldereta. El agua caliente es enviada a la tina mezcladora mediante el empuje de agua fresca que entra al calentador de agua. La tina mezcladora incorpora un sistema de mezclado accionado con un motor eléctrico (3 hp) y transmisión de cadena. Ahí se agrega también la cantidad requerida de cal, misma que se adquiere en costales en su forma de Ca(OH)2. La mezcla se agita de 10 a 20 minutos, según la decisión del encargado, en función del tipo de maíz que empleó. Posteriormente, la mezcla se transvasa, por gravedad, a una de las tinas de reposo. El nixtamal requiere de 4 horas como mínimo para estar listo, aunque puede permanecer en reposo hasta 20 horas. Las tinas de reposo no están aisladas térmicamente, sin embargo, el calor se va disipando lentamente y al final de las 4 horas todavía presenta una temperatura superior a los 35°C, probablemente debido a que se dan reacciones exotérmicas. Cuando, en opinión del operario del molino, el nixtamal está listo para ser molido, se transfiere a un depósito en donde se drena el líquido (nejayote) y recibe un enjuague somero con agua. Tanto el nejayote como el agua se desechan al drenaje y el maíz nixtamalizado es transportado hacia los molinos. Cabe señalar que el agua de lavado o nejayote no cumple con las características exigidas por la normatividad en materia de descargas de aguas residuales.

65

Posteriormente, el maíz nixtamalizado se transporta al depósito del banco de molienda. En los molinos pequeño y mediano, esto se hace mediante una banda de tornillo sin fin con un motor eléctrico (2 hp). En el molino grande, por su diseño, el maíz nixtamalizado desciende por gravedad hasta los bancos de molienda. El banco de molienda es el dispositivo que se emplea para moler el maíz nixtamalizado para obtener la masa húmeda. El maíz es alimentado desde arriba a la parte central de las dos piedras de molienda. Las ruedas de moler son de piedra volcánica negra, con un peso unitario de aproximadamente 17 kg y un diámetro de 13 pulgadas. Una de las piedras está fija sobre el eje y la otra es móvil y gira impulsada por un eje que recibe el impulso de un motor eléctrico (30 – 40 hp), a través de bandas de transmisión. El operador regula la distancia entre las dos ruedas de molienda para aumentar o disminuir la presión y fricción entre ellas, con esto logra dar la calidad adecuada a la masa nixtamalizada, requerida por sus clientes en las tortillerías. La presión de apretado también es función del estado de las ranuras de superficie de las piedras y de la dureza del maíz empleado. Las piedras se ranuran diariamente; la profundidad y forma de las ranuras también depende del operario que la realiza. En el molino pequeño se tiene un banco de molienda (30 hp); en el molino mediano hay dos bancos de molienda, que pueden trabajar independiente o simultáneamente (30 y 40 hp), y en el molino grande hay 5 bancos de molienda (30 hp, cada uno). Los horarios y tiempos de operación son completamente diferentes entre los tres molinos pues dependen directamente de las condiciones de compra establecidas por sus clientes, principalmente las tortillerías. La masa producida se pesa en unidades de 50 kg denominadas “maletas”; se cubren con ligeras mantas y llevan a la tortillería en el caso de los molinos pequeño y mediano o se cargan en los vehículos que las llevan a los clientes en los molinos mediano y grande. En resumen, en el proceso se consume básicamente energía térmica proveniente de un combustible, que en este caso fue gas l.p. en los tres molinos, para calentar el agua a una temperatura de ebullición para alimentar una tina de mezclado con el maíz y la cal. El otro energético empleado es la electricidad, cuyo uso principal son los motores de los bancos de molienda, pues son los más grandes, así como los motores de las bombas de agua y los de las bandas transportadoras. Otro uso relevante de la energía eléctrica es para los sistemas de alumbrado.

66

4.2. Análisis del Consumo de Energía en los Molinos de Nixtamal. 4.2.1. Producción de Masa. La producción de masa de cada molino está directamente relacionada con su tamaño. En el molino pequeño, la producción es relativamente constante a lo largo del año, con casi 3,000 kilogramos diarios (Cuadro 21, Figura 35). En este molino no se tiene distribución de masa a tortillerías externas y la masa se usa directamente en las tres máquinas de tortillas en las mismas instalaciones. También se expende masa a pequeños consumidores. En el molino mediano, la producción de masa en los primeros tres meses es de aproximadamente 4,500 kg/día y en los últimos dos meses ascendió a un valor promedio diario superior a los 5,000 kg/día, para alcanzar un promedio anual de un poco más de 4,650 kg/día. Este molino tiene asociada una tortillería pero también una red de distribución que abastece varias tortillerías, además de que vende a los usuarios directamente. En el molino grande se presenta una situación contraria a la del molino pequeño, pues la producción de masa fue descendiendo de un valor promedio superior a los 12,000 kg/día en los primeros cuatro meses hasta valores de prácticamente 10,000 kg/día al final del año; el promedio anual fue de 11,080 kg/día. Toda la producción de este molino se dedica a la distribución a la red de tortillerías y no expende directamente el producto.

Figura 35. Producción de masa por molino (kg/día).

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000

13000

Enero

Febre

ro

Mar

zoAbr

il

Mayo

Junio Ju

lio

Agosto

Septie

mbr

e

Octubr

e

Noviem

bre

Diciem

bre

MESES

MA

SA

(kg

/día

)

Pequeño

Mediano

Grande

67

Cuadro 21. Producción de masa por molino (kg/mes y kg/día).

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre kg/mes Pequeño 91556 87191 92189 85373 88296 85601 89504 90113 89095 91586 89852 97871 kg/día Pequeño 2953 3114 2974 2846 2848 2853 2887 2907 2970 2954 2951 3157

Kg/mes Mediano 135659 125550 131962 132265 134063 134893 139355 139750 135913 138260 158254 170409 kg/día Mediano 4376 4484 4399 4409 4469 4496 4495 4508 4530 4768 5275 5497 kg/mes Grande 372673 336232 376357 377705 342901 353282 313547 319524 301121 327919 289833 297470 kg/día Grande 12422 12008 12141 12590 11061 11776 10114 10307 10383 10578 9661 9916

Cuadro 22. Consumo de gas l.p. por molino (litros/m es).

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre litros/mes Pequeño 13836 12250 13156 12546 10132 10436 7446 10234 12308 12507 11082 9724 litros/mes Mediano 6971 7173 8418 9717 6971 6543 4837 4113 4260 5643 4745 6308 litros/mes Grande 3860 3522 3567 6915 7502 7204 6492 9068 7223 5700 7140 6199

Cuadro 23. Índice de consumo de gas l.p. por molino (litros/kg masa).

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre litros/kg Pequeño 0.151 0.140 0.143 0.147 0.115 0.122 0.083 0.114 0.138 0.137 0.123 0.099 litros/kg Mediano 0.051 0.057 0.064 0.073 0.052 0.049 0.035 0.029 0.031 0.041 0.030 0.037 litros/kg Grande 0.010 0.010 0.009 0.018 0.022 0.020 0.021 0.028 0.024 0.017 0.025 0.021

68

4.2.2. Análisis de Consumo de Gas l.p. Para el calentamiento del agua para el nixtamal y operar, en su caso, las máquinas tortilladoras, los dos molinos estudiados emplean gas l.p., si bien los niveles de consumo son bastantes distintos, conforme los datos extraídos de los recibos de facturación (Cuadro 22 y Figura 36). Lo primero que se destaca es la variabilidad en la demanda del gas a lo largo del año; esto puede deberse en cierta medida al escaso control en el suministro y en las frecuentes malas prácticas en que incurren los operarios de las empresas gaseras.

Figura 36. Consumo de gas l.p. por molino (litros/m es).

3000

5000

7000

9000

11000

13000

Enero

Febre

ro

Mar

zoAbr

il

May

oJu

nio Julio

Agosto

Septie

mbr

e

Octubr

e

Noviem

bre

Diciem

bre

MESES

GA

S L

.P. (

Litr

os/m

es)

Pequeño

Mediano

Grande

En el molino mediano, el consumo de gas l.p. tiene un promedio de 7,850 litros/mes en los primeros meses del año; a partir de junio se observa una disminución importante en el consumo del energético. Esto no se debe a un incremento en la eficiencia sino a la decisión administrativa de separar los contratos de la facturación del gas l.p. y la electricidad, del molino de nixtamal y la tortillería, por lo que los valores recientes sí representan exclusivamente el uso de la energía en el molino y se sitúa en aproximadamente 4,700 litros/mes. Como este molino sólo tiene una tortillería asociada, se puede estimar su consumo en alrededor de 3,130 litros/mes. Se observa que el molino pequeño es el que reporta el mayor consumo de los tres molinos estudiados, aunque esto se debe a que en una sola factura se carga el consumo del molino y de tres máquinas tortilladoras, por lo que debe tomarse con cautela. En este molino, hacia el

69

mes de julio se observa una disminución muy importante del consumo de gas l.p.; el resto de los meses del año el consumo es superior a 12,000 litros al mes. Si se toman los promedios anuales y el consumo calculado para las tres máquinas de hacer tortillas, el consumo para el molino únicamente sería de 1,914 litros/mes. En los primeros tres meses del año se tiene el menor consumo de gas l.p. en el molino grande, con un promedio 3,650 litros por mes; en los meses siguientes se incrementa el uso del gas para alcanzar un promedio de más de 7,000 litros en los meses de abril a julio, similar al del final del año. Lo sorprendente de este comportamiento es que el consumo de gas va en sentido inverso de la producción de masa. 4.2.3. Índice de Consumo de Gas l.p. (ICG). Para verificar si la eficiencia del proceso se mantiene o se modifica con el tiempo se analiza el comportamiento del índice energético de consumo. Para ello, se divide el consumo de un energético, en este caso el gas l.p., en litros, entre la unidad de producción seleccionada: masa producida, en kilogramos, para el mismo período de uso:

meskg

meslitros

producidamasa

plgasdeconsumoICG

/

/.. ==

Sí el índice energético de consumo aumenta significa que la instalación está demandando más energía para producir cada unidad de producto (masa nixtamalizada), es decir, es más ineficiente. Si por el contrario, el índice energético disminuye significa que la instalación está siendo más eficiente energéticamente hablando en sus procesos productivos. Si se compara el ICG con el de instalaciones similares es posible concluir qué tan bien se está trabajando y si es factible mejorar el consumo (Cuadro 23 y Figura 37). El comportamiento del índice de consumo de gas l.p. del molino grande muestra que en los primeros tres meses se mantiene alrededor de 0.01 litros de gas/kg de masa, sin embargo, en los siguientes meses hasta julio, el índice aumenta al doble es decir a 0.02 litros de gas/kg de masa; en el mes de agosto, el molino se presenta como más ineficiente pues obtiene un índice de consumo de 0.03 litros de gas/kg de masa y culmina el año de nuevo en un valor de 0.02 litros de gas/kg de masa (Figura 37). Este análisis muestra que el molino cambia drásticamente su consumo de energía en función de los niveles de producción y, aparentemente, está siendo cada vez ineficiente en el uso del gas l.p. En el molino mediano, la evolución del ICG muestra una disminución a partir del mes de mayo, pues pasa de un valor promedio de 0.060 litros/kg de masa a un promedio de 0.033 litros de gas/kg de masa, esto se debe, como ya se señaló anteriormente, a la separación de los contratos entre la tortillería y el molino. En el caso del molino pequeño, el ICG no varía mucho en los primeros cuatro meses del año, ya que se encuentra entre 0.15 y 0.14 litros de gas/kg de masa, sin embargo, de mayo a diciembre, el índice varía mucho, ya que va de 0.083 y 0.138 litros de gas/kg de masa. Este índice refleja el consumo del molino y las 3 máquinas tortilladoras. Si se descuenta el

70

consumo estimado de las tortilladoras, el ICG promedio anual del molino toma un valor de 0.02 litros de gas/kg de masa, que se sitúa aproximadamente en los valores reportados por el otro molino.

Figura 37. Índice de Consumo de Gas l.p. por molino (litros de gas/kg de masa).

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

Enero

Febre

ro

Mar

zoAbr

il

May

oJu

nio Julio

Agosto

Septie

mbr

e

Octubr

e

Noviem

bre

Diciem

bre

MESES

ICG

(Li

tros

/kg

mas

a)

Pequeño

Mediano

Grande

4.2.4. Análisis de Consumo de Electricidad. El cobro de la energía eléctrica en México depende del tipo de tarifa contratada y consta de varios factores como la tensión o voltaje de suministro: baja o media tensión; la cantidad de energía eléctrica consumida (kWh); el valor de la demanda máxima, que es la mayor demanda de energía sostenida durante un intervalo 15 minutos durante el período de facturación (kW); y un cargo o bonificación por factor de potencia (FP). El factor de potencia se emplea para saber qué tanto se usa la energía reactiva en las instalaciones del usuario y la compañía suministradora de energía eléctrica penaliza a los usuarios que tienen un FP inferior al 90% y les otorga una bonificación si superan ese valor. Los tres molinos estudiados reciben su energía eléctrica en baja tensión, es decir a un nivel de tensión inferior a 1,000 V. Las instalaciones del molino grande tienen dos contratos con Luz y Fuerza del Centro, uno es en Tarifa 2 para la zona de oficinas administrativas y otro en Tarifa 3 para el área de producción. El molino mediano tiene un solo contrato en la Tarifa 3. El molino pequeño también tiene dos contratos: en Tarifa 3 y Tarifa 2; el primero únicamente

71

mide el consumo del motor grande del banco de molienda y el segundo el resto de los motores del molino de nixtamal, las máquinas tortilladoras y el alumbrado. La Tarifa 2 se denomina “Servicio general para menos de 25 kW de demanda” y la Tarifa 3 se destina al “Servicio general para más de 25 kW de demanda”. La primera tarifa esta destinada a establecimientos pequeños cuyos consumos son bajos y la segunda a negocios de mayor envergadura, pues permite conectar no sólo a 127 volts los equipos sino también a 220 volts, con lo que aumenta la eficiencia en el uso de la electricidad. En la Tarifa 2 se hace un cobro o cargo fijo mensual independientemente del consumo, más un cargo que depende de la energía consumida medida en kWh. El costo de la energía es menor en los primeros 50 kWh consumidos en el mes, que los siguientes 50 hasta 100 kWh, a partir del cual alcanza un mayor costo. La Tarifa 3 presenta tres tipos de cargos o costos: un cargo por energía consumida que se refiere a la energía eléctrica empleada en período de facturación y se mide en kWh (el costo es el mismo para todos los kWh); un cargo por demanda máxima, que se mide en kW; y un cargo o bonificación por factor de potencia. La información concerniente a los parámetros del consumo de energía eléctrica de los tres molinos se presenta en el Cuadro 24. Con excepción del molino mediano, se observa que los otros dos tuvieron un consumo de electricidad bastante constante a lo largo del año. Al igual que en el caso del gas l.p., en el molino mediano se realizó la separación de los contratos y la facturación de los negocios de tortillería y molino; por lo tanto, a partir del mes de mayo se observa una disminución considerable en el consumo eléctrico debido a esta situación (Cuadro 24, Figura 35); el consumo promedio después de la separación es de alrededor de 2,700 kWh al mes y corresponden exclusivamente a la energía eléctrica consumida por el molino.

72

Cuadro 24. Consumo de energía eléctrica por molino.

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre kWh/mes Pequeño 3770 3340 3410 3460 3080 3060 3620 3040 2890 3350 3290 3650 KW/mes Pequeño 26 25 24 28 35 31 27 26 29 28 32 29 FP (%) Pequeño 80.076 79.712 79.634 79.883 81.498 81.948 80.371 80.000 81.430 81.176 81.490 81.659

kWh/mes Mediano 8880 9120 10200 3480 5040 2160 2400 2760 2520 2520 3000 3360 KW/mes Mediano 46 46 17 18 20 20 20 20 20 17 18 17 FP (%) Mediano 98.813 98.776 90 90 84.117 84.269 84.799 84.592 85.026 85.026 85.749 86

kWh/mes Grande 13800 12146 13440 9960 12120 14034 12360 11520 12146 10800 11280 12146 KW/mes Grande 175 145 165 137 144 160 116 134 145 162 118 145 FP (%) Grande 97.538 98.000 97.780 98.058 98.095 97.935 97.984 98.639 98.000 97.843 98.403 98.000

Cuadro 25. Índice de consumo de electricidad por mo lino (kWh/kg masa).

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre kWh/kg Pequeño 0.041 0.038 0.037 0.041 0.035 0.036 0.040 0.034 0.032 0.037 0.037 0.037 kWh/kg Mediano 0.065 0.073 0.077 0.026 0.038 0.016 0.017 0.020 0.019 0.018 0.019 0.020 kWh/kg Grande 0.037 0.036 0.036 0.026 0.035 0.040 0.039 0.036 0.040 0.033 0.039 0.041

Cuadro 26. Consumo total de energía por molino (MJ/ mes y MJ/año).

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Sept. Octubre Nov. Dic. Total anual % Gas MJ/mes Peq. 331649 293633 315349 300728 242864 250151 178481 245309 295023 299793 265636 233084 3251698 95.76 Elec. MJ/mes Peq. 13572 12024 12276 12456 11088 11016 13032 10944 10404 12060 11844 13140 143856 4.24 Total MJ/mes Peq. 345221 305657 327625 313184 253952 261167 191513 256253 305427 311853 277480 246224 3395554 100.00 Gas MJ/mes Med. 167095 171937 201779 232916 167095 156836 115943 98589 102112 135263 113738 151209 1814512 90.09 Elec. MJ/mes Med. 31968 32832 36720 12528 18144 7776 8640 9936 9072 9072 10800 12096 199584 9.91 Total MJ/mes Med. 199063 204769 238499 245444 185239 164612 124583 108525 111184 144335 124538 163305 2014096 100.00 Gas MJ/mes Gra. 92524 84422 85501 165753 179823 172680 155613 217360 173135 136629 171146 148599 1783185 77.26 Elec. MJ/mes Gra. 49680 43726 48384 35856 43632 50522 44496 41472 43726 38880 40608 43726 524707 22.74 Total MJ/mes Gra. 142204 128148 133885 201609 223455 223202 200109 258832 216861 175509 211754 192324 2307892 100.00

73

En el molino grande se aprecia que el consumo de energía eléctrica pasó de 13,800 kWh/mes al principio del año a alrededor de 11,000 kWh/mes en los últimos meses del año, lo cual es consecuente con la menor producción de masa. El valor medio es de aproximadamente 12,000 kWh/mes. En el molino pequeño, el consumo no varía mucho durante el año, tiene un promedio ligeramente superior a los 3,300 kWh/mes (Figura 35). No obstante, cabe recordar que este medidor únicamente refleja el consumo de energía eléctrica del banco de molienda, dado que, como se señaló anteriormente, el resto de los motores del sistema y el alumbrado están conectados en el otro medidor en Tarifa 2, junto con las máquinas tortilladoras.

Figura 38. Consumo de electricidad por molino (kWh/ mes).

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

Enero

Febre

ro

Mar

zoAbr

il

May

oJu

nio Julio

Agosto

Septie

mbr

e

Octubr

e

Noviem

bre

Diciem

bre

MESES

CO

NS

UM

O E

LEC

TR

ICID

AD

(kW

h/m

es)

Pequeño

Mediano

Grande

En cuanto a la demanda máxima, que es la suma de las cargas eléctricas que trabajan simultáneamente durante un período de 15 minutos, su comportamiento a lo largo del año de es bastante errático en el molino grande, pues alcanza valores tan altos como 175 kW, pero también tan bajos como 116 kW (Figura 39 y Cuadro 24). Este parámetro, si bien no corresponde a energía eléctrica consumida, sí

74

tiene una influencia importante en el costo a pagar de acuerdo con la estructura de la Tarifa 3, por lo que es recomendable revisar cuidadosamente los patrones de producción para tratar de disminuirla a un valor compatible con sus necesidades.

Figura 39. Comportamiento de la demanda máxima por molino (kW/mes).

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Enero

Febre

ro

Mar

zoAbr

il

May

oJu

nio Julio

Agosto

Septie

mbr

e

Octubr

e

Noviem

bre

Diciem

bre

MESES

DE

MA

ND

A M

ÁX

IMA

(kW

/mes

)

Pequeño

Mediano

Grande

En el molino mediano, el contrato con la empresa suministradora fue hecho con un valor de demanda de 24 kW, probablemente porque se pensó así al operar conjuntamente la tortillería y el molino. Se observa que la demanda es superior a los 40 kW para la suma de los dos procesos, pero que una vez separados los contratos, el valor de la demanda máxima para el molino únicamente es de alrededor de 19-20 kW y se comporta de manera bastante constante (Cuadro 24, Figura 39). Un comportamiento sorprendente es el de la demanda máxima en el molino pequeño, en donde el contrato fue hecho para un valor de 35 kW; pero, los datos muestran que la demanda máxima medida está entre 24 y 35 kW (Cuadro 24, Figura 39). Además de los otros equipos que demandan energía eléctrica, mientras que en el molino pequeño sólo está conectado al contrato en Tarifa 3 un motor de 30 hp de capacidad nominal del banco de molienda, lo cual equivale a menos de 28 kW si se supone una eficiencia de operación del motor de 80%.

75

El tercer rubro que influye en el costo de la tarifa eléctrica es el factor de potencia. En los molinos estudiados se presentaron todas las posibilidades posibles. En el caso del molino grande, el valor del factor de potencia presenta un comportamiento adecuado, ya que siempre está por arriba del mínimo requerido para no ser penalizado que es del 90% y, por el contrario, se recibe una bonificación económica (Figura 40, Cuadro 24). El valor promedio a lo largo del año es de 98%, lo que representa una bonificación mensual del 2% cada mes. Esta situación es la más adecuada y debe mantenerse. En el molino pequeño se observa el caso contrario, pues el factor de potencia, a lo largo del año, siempre está por abajo del mínimo recomendado del 90 % (Figura 40, Cuadro 24); esto significa que se paga una penalización o un costo adicional por electricidad. El valor promedio al año es de 80.74% y eso le representa un sobre costo de su facturación eléctrica del 6.9%. En este molino es altamente recomendable corregir el factor de potencia para evitar el pago extra por electricidad. En el molino mediano se observa la caída del factor de potencia cuando separan los contratos de la tortillería y el molino, lo que indica que el uso de los motores en el molino es ineficiente. El valor medio con el molino solo es de 84.9%, lo que representa un costo adicional en la energía eléctrica del 3.6%.

76

Figura 40. Evolución del Factor de Potencia por mol ino (%).

75

80

85

90

95

100

Enero

Febre

ro

Mar

zoAbr

il

May

oJu

nio Julio

Agosto

Septie

mbr

e

Octubr

e

Noviem

bre

Diciem

bre

MESES

FA

CT

OR

DE

PO

TE

NC

IA (

%)

Pequeño

Mediano

Grande

4.2.5. Índice de Consumo de Electricidad (ICE). De manera similar al Índice de consumo de gas l.p. (ICG), se plantea un Índice de consumo de electricidad (ICE), para estudiar si la eficiencia del proceso se mantiene o se modifica analizando el comportamiento del índice de consumo. Para ello, se divide el consumo de electricidad en kWh, entre la masa nixtamalizada producida, en kilogramos, en el mismo período de tiempo:

meskg

meskWh

producidamasa

adelectriciddeconsumoICE

/

/==

Los resultados de ICE de los tres molinos bajo análisis se presentan en el Cuadro 25 y la Figura 41. Como puede observarse, los valores son bastante constantes y cercanos para los molinos grande y pequeño. El ICE promedio del molino grande es de 0.038 kWh de electricidad por kilogramo de masa, mientras que para el molino pequeño, el ICE promedio es de 0.037 kWh/kg de masa.

77

Figura 41. Índice de consumo de electricidad por mo lino (kWh/kg de masa producida).

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

0.060

0.070

0.080

Enero

Febre

ro

Mar

zoAbr

il

May

oJu

nio Julio

Agosto

Septie

mbr

e

Octubr

e

Noviem

bre

Diciem

bre

MESES

ICE

(kW

h/kg

de

mas

a)

Pequeño

Mediano

Grande

4.3. Consumo y Costos Totales de la Energía. Para estimar la importancia relativa de cada uno de los energéticos empleados en los molinos, es necesario transformar a las mismas unidades energéticas tanto el consumo de gas l.p., como el de electricidad (Cuadro 26). En todos los molinos, la energía térmica en forma de gas l.p., es el principal energético empleado, no obstante, los resultados son bastante contrastantes, en el molino pequeño, el consumo de gas representa 83.25% del total (Figura 42a), en el molino mediano supera 92.35% (Figura 42b) y en el grande baja a 77.76% (Figura 42c). La energía restante es cibierta por la energía eléctrica.

78

Figura 42a. Distribución energética del molino pequ eño.

Gas l.p.83.25%

Electricidad16.75%

Figura 42b. Distribución energética del molino medi ano.

Gas l.p.92.35%

Electricidad7.65%

Figura 42c. Distribución energética del molino gran de.

Gas l.p.77.26%

Electricidad22.74%

De este análisis se puede concluir que debe tenerse mucho control en el consumo de combustibles pues es la principal aportación de energía en los molinos. No obstante, en virtud de que los costos unitarios de los energéticos no son iguales, es conveniente realizar cómo es la distribución de costos. Como se comentó anteriormente, la energía eléctrica es un energético de mayor costo comparado con la energía calorífica de los combustibles, además, de que se cobra el consumo, la demanda y el factor de potencia.

79

Si se separan de los consumos reportados la energía empleada exclusivamente en el molino de nixtamal y se toman los costos vigentes en el mes de diciembre de 2007, el monto total anual por pago de energéticos asciende a $ 117,338 al año en el molino pequeño, en donde más de la mitad es de la energía eléctrica (Figura 43a). En el molino mediano, el pago total alcanza los $ 376,702 al año, y el pago por electricidad sólo representa el 25% del total, mientras que el pago de combustibles alcanza el 75% del total (Figura 43b). Finalmente, en el molino grande, el costo anual es de $ 926,975 y casi 59% es para el pago de la energía eléctrica (Figura 43c). De este análisis se puede concluir que en cuestión de costos no puede dejarse de lado la electricidad pues representa una erogación económica importante en los molinos de nixtamal analizados.

Figura 43a. Distribución de costos por energía del molino pequeño.

Gas l.p.46.60%

Electricidad53.40%

Figura 43b. Distribución de costos por energía del molino mediano.

Gas l.p.75.62%

Electricidad24.38%

80

Figura 43c. Distribución costos por energía del mol ino grande.

Gas l.p.41.01%

Electricidad58.99%

81

5. RECOMENDACIONES PARA EL AHORRO DE ENERGÍA EN EL MOLINO GRANDE 5.1 Sustitución de Motores Eléctricos. Acción recomendada. Se deberán comprar motores de alta eficiencia para remplazar los motores estándar actuales y así disminuir el consumo de energía eléctrica. Antecedentes. Los motores de alta eficiencia son fabricados con materiales de mayor calidad para reducir las pérdidas eléctricas y mecánicas principalmente. La eficiencia de operación mejora entre 1% a 10% a los motores estándar actuales, dependiendo de la potencia nominal de motor, modelo y marca. En general, entre mayor sea la potencia de un motor, la diferencia de incremento en la eficiencia es menor. Normalmente el bono en costos (o costo diferencial del motor) resulta en inversiones rentables para los motores de alta eficiencia. Ahorros previstos. Las características de operación, la eficiencia estimada y los consumos de energía de los motores actuales, se resumen en el Cuadro 27. Estos datos junto con los que se reportan en el Cuadro 28 respecto a las características de los motores propuestos de alta eficiencia, se usan para calcular el potencial de incremento en eficiencia, los ahorros de energía y demanda y sus respectivos costos. El ahorro de energía anual, AE, y el ahorro en costos por energía, CAE, que pudieran ser obtenidos al instalarlo sobre la base de reemplazo del motor actual, se puede calcular como sigue:

energíaladepromedioCosto xEA = CAE

E

1 -

E

1 x H x UF x LF x C x N x HP = AE

pc1

Dónde: HP = Potencia del motor bajo consideración, hp. N = Numero de motores de un determinado tamaño, sin unidades. C1 =Constante de conversión, 0.746 kW/hp. LF = factor de carga bajo el cual opera normalmente el motor, %. UF = fracción de tiempo de operación del motor diaria, sin unidades. H = Tiempo de operación anual del equipo manejado por el motor, hr/año. Ec = eficiencia estimada del motor actual, sin unidades. Ep = eficiencia estimada del motor propuesto, sin unidades (con el factor de carga del motor actual).

82

Los ahorros de demanda, AD, y los ahorros en costos por demanda, CAD, como resultado de la instalación del motor de alta eficiencia se puede calcular como sigue:

demandalademedioto x AD = CAD

E

1 -

E

1 x C x DUF x CF x LF x C x N x HP = AD

Pc21

cos

Dónde: CF = factor coincidencia - Probabilidad que el equipo contribuya al pico de

demanda de la empresa, por mes. DUF = fracción de año en que el equipo contribuye al pico de demanda, sin

unidades. C2 = constante de conversión, 12 meses/año. A modo de ejemplo se calcula la sustitución del primer motor:

añokWhxxxxxHPAE 228

902.0

1

73.0

1312175.015 =

−=

añoKwhx

año

kWhCAE

$58.282

$239.1228 ==

añoKwxxxxxxHPAD 77.8

902.0

1

73.0

112175.0746.015 =

−=

02.726,1$

832.19677.8 ==Kw

xKwCAD

CADCAECAT +=

añoCAT

$60.200802.726,158.282 =+=

83

Cuadro 27. Características y consumo de energía de los motores actuales.

Elevador de Cangilones 5 1 0.73 0.75 1 1 1 45.99 312 1,196Tornillo sin fin 5 1 0.801 0.75 1 1 1 41.91 195 681

Elevador 5 1 0.801 0.75 1 1 1 41.91 208 726Elevador 2 1 0.837 0.75 1 1 1 16.04 122 163Elevador 3 1 0.84 0.75 1 1 1 23.98 584 1,167

Bomba de agua 5 1 0.801 0.75 1 1 1 41.91 365 1,275Bomba de agua 3 1 0.84 0.75 1 1 1 23.98 365 729

Motor 5 1 0.801 0.75 1 1 1 41.91 681 2,378Banco 30 4 0.87 0.75 1 1 1 926.07 1642.5 126,756Totales 63 12 1,203.70 4,474.50 135,071.39

Horas de Uso Anual

h/año

Tamaño del Motor HP

CF Factor de Coincidencia

DUF Factor de

Contribución en Demanda

UF Fracción de Uso diario

Demanda Promedio

Anual kW/año

EQUIPONúmero

de Motores

Eficiencia del Motor

actual %

LF Fracción de Carga

%

Uso total de Energia kWh/año

Cuadro 28. Consumo de energía y ahorros proyectados por cambio de motores.

Elebador de cagilones 5 1 0.902 8.77 37.2 $1,726.02 228 967.6 $282.58 $2,008.60Tornillo sin fin 5 1 0.902 4.69 37.2 $923.70 76 604.8 $94.52 $1,018.21

Elevador 5 1 0.902 4.69 37.2 $923.70 81 645.1 $100.82 $1,024.51Elevador 2 1 0.885 0.87 15.2 $171.27 9 154.3 $10.96 $182.23Elevador 3 1 0.895 1.47 22.5 $290.04 72 1095.2 $88.88 $378.92

Bomba de agua 5 1 0.902 4.69 37.2 $923.70 143 1132.0 $176.91 $1,100.61Bomba de agua 3 1 0.895 1.47 22.5 $290.04 45 684.5 $55.55 $345.59

Motor 5 1 0.902 4.69 37.2 $923.70 266 2112.1 $330.08 $1,253.77Banco 30 4 0.93 59.75 866.3 $11,759.98 8,178 118577.9 $10,135.68 $21,895.67TOTAL 91.10 1112.6 $17,932.13 9,098 125,973.6 $11,275.99 $29,208.11

Ahorro en costos de Energía $/año

Ahorro Total de Costos por año

EQUIPOTamaño del

Motor Propuesto

Número de Motores

Eficiencia del Motor

Propuesto

Ahorro Anual Demanda kW/año

Demanda Promedio

Anual kW/año

Ahorro en costos

Demanda por año

Ahorro de Energia kWh/año

Uso total de Energia kWh/año

84

Los ahorros para los motores restantes considerados para esta empresa se muestran en el Cuadro 26. Este cuadro muestra la energía que se proyecta tendrán los motores de alta eficiencia y el potencial de los ahorros de demanda, energía y en costos cuando se reemplacen los motores actuales por motores de alta eficiencia. Los ahorros totales de energía son 9,098 kWh/año y los ahorros en costos de energía son $11,275.99/año . Los ahorros de demanda son 91.1kW/año y los ahorros en los costos por demanda son $17,932.13/año . Los ahorros en costo totales disponibles al instalar motores de alta eficiencia son $29,208.11/año . Costo de Implementación. Los costos de implementación se basan en el reemplazo de los motores existentes por motores de alta eficiencia, en lugar de reemplazarlos por motores de la misma eficiencia. Los costos de implementación y el período simple de recuperación para todos los motores considerados en esta planta se dan en el Cuadro 29. Aparece también el costo diferencial para cada motor, que es la diferencia en costo de un motor estándar y uno de alta eficiencia. A partir de esa diferencia también se calcula el período simple de recuperación.

Cuadro 29. Costos de Implementación y Período Simpl e de Retorno

Elevador de cangilones 5 1 5,856.00 5,856 $2,008.60 2.9

Tornillo sin fin 5 1 5,856.00 5,856 $1,018.21 5.8

Elevador 5 1 5,856.00 5,856 $1,024.51 5.7

Elevador 2 1 4,504.00 4,504 $182.23 24.7

Elevador 3 1 5,027.00 5,027 $378.92 13.3

bomba de agua 5 1 5,856.00 5,856 $1,100.61 5.3

bomba de agua 3 1 5,027.00 5,027 $345.59 14.5

motor 5 1 5,856.00 5,856 $1,253.77 4.7

banco 30 4 29,107.00 116,428 $21,895.67 5.3

TOTAL 160,266 29,208.11 5.5

Potencia del Motor HP

Costo del Motor de

Alta Eficiencia $

EQUIPONúmero de

Motores

Costo total de los

Motores

Ahorro total de Costos

Anuales $/año

Periodo de Recuperación

Años

Del Cuadro 29, el costo total de implementación es $160,266. Los ahorros en costos anuales son de $29,208.11 pagarán la implementación en 5.5 años . Dado que los tiempos de recuperación sobrepasan los tres años, no es una buena opción la sustitución de motores de alta eficiencia, sin embargo, el estudio confirma que se pueden obtener ahorros en la energía eléctrica aunque el tiempo de recuperación económico sea largo.

85

5.2. Sustitución de Lámparas Fluorescentes Actuales por Lámparas de Alta Eficiencia.

Acción Recomendada. Las lámparas y balastros electromagnéticos que se usan actualmente, pueden ser reemplazados por lámparas de alta eficiencia y balastros electrónicos (con menor potencia instalada). Las lámparas eficientes emplean menos energía que las estándar con niveles comparables de iluminación. Antecedentes. Lámparas fluorescentes de alta eficiencia y balastros electrónicos. Actualmente, se encuentran en el mercado balastros electrónicos que pueden emplearse con lámparas fluorescentes de 32 Watt T-81. Estas últimas proporcionan una excelente calidad de luz con un consumo significativamente menor de energía al que tienen las lámparas existentes en la instalación de 39 y 75 Watt en T-12. Las lámparas tipo T-8 proveen una alta calidad de luz que reproduce los colores de manera similar a la luz solar, lo cual las hace muy útiles para la iluminación de oficinas y naves industriales. La tecnología de la lámpara fluorescente T-8 tiene una mayor eficacia que las tradicionales T-12 (lúmenes por watt). Todas estas lámparas son de cuatro pies de largo. Tanto lámparas como balastros magnéticos del Molino pueden ser reemplazados por balastros electrónicos y lámparas T-8. Adicionalmente, los balastros electromagnéticos y las lámparas de 75 Watt T-12, de ocho pies, pueden reemplazarse por balastros electrónicos y lámparas de 59 Watt T-12. Un beneficio adicional de los balastros electrónicos es la alta frecuencia a la que operan que permite disminuir el parpadeo (“flicker”), que viene asociado con el empleo de las lámparas fluorescentes estándar y su balastro electromagnético. Lámparas fluorescentes compactas. Estas lámparas se recomiendan para reemplazar las lámparas incandescentes convencionales, ya que proporcionan una mayor cantidad de lúmenes por watt, tienen una vida media diez veces mayor y reducen el consumo hasta en un 75%. Las lámparas fluorescentes compactas tienen un Índice de Rendimiento de Color (CRI)2, de 80-85, mientras que el de las incandescentes es de 100.

1 La letra T se refiere al diámetro del tubo de la lámpara en 1/8 de pulgada.

2 La escala CRI se asocia a la reproducción de los colores respecto a la luz solar. Su valor va de 0 a 100. Una lámpara con un CRI de 100 hará que el objeto aparezca como lo haría bajo la luz del sol.

86

Ahorros Previstos. Las características de lámparas, las especificaciones de sus componentes y los códigos usados en este informe se dan en el Cuadro 30. Los niveles de potencia que se emplearán en los cálculos de ahorro se dan en la columna “Potencia del Gabinete". El Cuadro 31 proporciona las características de las lámparas existentes recabadas durante la visita a las instalaciones del molino. El Cuadro 32 resume las propuestas de reemplazo para las combinaciones lámparas/balastro existentes por una combinación más eficiente. Los costos por energía, demanda y totales se dan en el Cuadro 33. Los ahorros estimados de energía, AE, y los costos de dicha energía ahorrada, ECS, de un reemplazo de una combinación lámpara/balastro de un área dada se calculan con las siguientes ecuaciones:

i

iiii

C

HPFWCFWNAE

××= − )(

CAE = AEi x costo promedio de la electricidad. Donde: Ni = número de gabinetes en el área i, sin unidades CFWi = nivel de potencia de los gabinetes actuales en el área i, Watt. PFWi = nivel de potencia de los gabinetes propuestos en el área i, Watt. Hi = horas de operación de las lámparas en el área i, h/año C1 = constante de conversión, 1,000 W/kW. Los ahorros por demanda, AD, y sus costos asociados, CAD, derivados del reemplazo de una combinación de lámparas/balastros en el área dada están dados por las siguientes ecuaciones:

i

iiii

C

CDUFCFPFWCFWNAD

2)( ××××= −

CADi = DS x costo promedio de la demanda.

Donde: CFi = factor de coincidencia – probabilidad que un equipo contribuye al

pico de la demanda mensual, sin unidades DUF = fracción del año que el equipo contribuye al pico de demanda, sin

unidades C2 = constante de conversión, 12 meses/año

87

Cuadro 30. Códigos y Especificaciones de los Gabine tes.

Código Balastro Lámpara

Lámparas por

Gabinete

Potencia lámparas

WattTecnologia

Balastros por

Gabinete

Tipo de Balastro

Potencia Gabinete

Watt

Lumenes de salida

Tiempo de vida horas

Costo total lamparas

Costo por balastro posibles

reemplazo

Costo total

balastros

1 1 1 x 39 T-12 fluorescentes 1 Magnético A.I.* 49 2,700 9,000 $20.00 32 32

2 2 2 x 39 T-12 fluorescentes 1 Magnético A.I.* 98 5,400 9,000 $40.00 32 32

3 1 1 x 75 T-12 fluorescentes 1 Magnético A.I.* 94 5,450 12,000 $25.35 45 45

4 2 2 x 75 T-12 fluorescentes 1 Magnético A.I.* 188 10,900 12,000 $50.70 45 45

5 1 75 Incandescente 1 75 1,580 1,000 $6.00 0 0

6 1 1 x 32 T-8 fluorescentes 1 Electrónico 34 2,950 20,000 $13.38 32 32

7 2 2 x 32 T-8 fluorescentes 1 Electrónico 67 5,900 20,000 $53.52 32 32

8 1 1 x 59 T-8 fluorescentes 1 Electrónico 62 5,900 15,000 $30.16 45 45

9 2 2 x 59 T-8 fluorescentes 1 Electrónico 124 11,800 15,000 $120.64 45 45

10 1 23 Fluorescente compacta 1 23 1,280 10,000 $11.15 0 0

Cuadro 31. Combinaciones Existentes Lámpara/Balastr o.

Área CódigoNúmero

de Gabinetes

Potencia por

Gabinete Watt

Potencia total Watt

Factor de Coincidencia

por mes

Factor de uso de

Demanda

Demanda anual

promedio kW/año

Tiempo anual de

uso hr/año

Uso total de energía

kWh/año

Recepción 4 1 188 188 0.5 1 1.13 1,219 228.56Baño 5 1 75 75 0.5 1 0.45 159 11.93

Oficina 1 4 2 188 375 0.5 1 2.25 1,219 457.132 1 98 98 0.5 1 0.59 954 93.024 1 188 188 0.5 1 1.13 954 178.88

Privado 1 4 1 188 188 0.5 1 1.13 795 149.06Privado 2 4 1 188 188 0.5 1 1.13 901 168.94

1 1 49 49 0.5 1 0.29 371 18.093 1 94 94 0.5 1 0.56 371 34.78

Silos 2 3 98 293 0.5 1 1.76 1,272 372.06Transportacion 2 2 98 195 0.5 1 1.17 1,272 248.04

Calderetas 4 1 188 188 0.5 1 1.13 1,272 238.50Reposo 4 4 188 750 0.5 1 4.50 1,272 954.00

Molienda 4 3 188 563 0.5 1 3.38 1,272 715.50

Baño Molienda 5 1 75 75 0.5 1 0.45 1,272 95.40Carga y

Descarga5

14 75 1,050 0.5 1 6.30 1,272 1,335.60Total 4,553 27.32 15,847.00 5,299.47

Oficina 2

Oficina Ingeniero

88

Cuadro 32. Combinaciones Propuestas Lámpara/Balastr o.

9 1 2 x 59 T-8 Fluorescente 124 124 0.74 0.38 151.03 77.53

10 1 23 Fluoescente Compacta 23 23 0.14 0.31 3.66 8.27

9 2 2 x 59 T-8 Fluorescente 124 248 1.49 0.76 302.07 155.06

7 1 2 x 32 T-8 Fluorescente 67 67 0.40 0.18 64.11 28.91

9 1 2 x 59 T-8 Fluorescente 124 124 0.74 0.38 118.20 60.67

9 1 2 x 59 T-8 Fluorescente 124 124 0.74 0.38 98.50 50.56

9 1 2 x 59 T-8 Fluorescente 124 124 0.74 0.38 111.63 57.30

6 1 1 x 32 T-8 Fluorescente 34 34 0.20 0.09 12.47 5.62

8 1 1 x 59 T-8 Fluorescente 62 62 0.37 0.19 23.00 11.78

7 3 2 x 32 T-8 Fluorescente 67 202 1.21 0.55 256.44 115.62

7 2 2 x 32 T-8 Fluorescente 67 134 0.81 0.36 170.96 77.08

9 1 2 x 59 T-8 Fluorescente 124 124 0.74 0.38 157.60 80.90

9 4 2 x 59 T-8 Fluorescente 124 496 2.97 1.53 630.40 323.60

9 3 2 x 59 T-8 Fluorescente 124 372 2.23 1.14 472.80 242.70

10 1 23 Fluoescente Compacta 23 23 0.14 0.31 29.26 66.14

10 14 23 Fluoescente Compacta 23 322 1.93 4.37 409.58 926.021,357 2,601.40 15.61 11.71 3,011.71 2,287.76

Número de

Gabinetes

Potencia Lámparas

Watt

Uso propuesto de energía kWh/año

Energía ahorrada kWh/año

Potencia por

Gabinete Watt

Potencia total Watt

Demanda promedio

anual kW/año

Ahorro de

demanda kW/año

Tecnologia LámparasCódigo

Como ejemplo a continuación se hace el cálculo del área de recepción:

( )año

kWhxxAE 528.77

1000

121990.1235.1871 =−=

añoKwhx

año

kWhCAE $05.96

$239.1528.75 ==

( )

añokWxxxx

AD 3816.01000

1215.09.1235.1871 =−=

añokWx

año

kWCAD $96.73

$832.1963816.0 ==

año

CADCAEAT

$02.17096.7305.96 =+=

+=

añosA

IPSR 74.1

02.170

6055.20763.28 =++==

89

Los valores pueden cambiar en la tabla debido a los cálculos manuales. Del Cuadro 32, se observa, que los ahorros estimados de energía ascienden a 2,287.76 kWh/año , y los ahorros de demanda previstos son de 11.71 kW/año .

Costos de Implementación. Los costos de implementación de esta recomendación incluyen los costos del equipo y de la mano de obra para el cambio de las nuevas lámparas y balastros cuando se requiere. La inversión se calcula sobre los costos diferenciales entre las lámparas existentes y las propuestas. De la misma manera, cuando la lámpara propuesta puede emplear el mismo balastro que la actual, y sin embargo se considera conveniente hacer un cambio por el adecuado a la lámpara, el cálculo de la inversión se hace igualmente con base en la diferencia que existe entre los costos de los balastros. Los costos de mano de obra se estiman en $60 para los gabinetes que requieren instalar balastros y lámparas; la variación es dependiente del tipo del conjunto balastro-lámpara que se propone. El costo de instalar únicamente la lámpara se calcula en $10 y $15. En el Cuadro 33 se muestra el resumen de los ahorros de costos de energía, de demanda y totales, el costo estimado de implementación, el período simple de retorno de la inversión para cada área de esta empresa y su respectiva tasa interna de retorno.

Cuadro 33. Ahorros en costos, costos de implementac ión y periodo de recuperación.

Recepción 9 18.63 217.85 236.49 34.97 207.55 60 302.52 1.39

Baño 10 15.23 23.23 38.47 15.15 0 60 75.15 3.23

Oficina 1 9 37.27 435.71 472.98 69.94 415.1 120 605.04 1.39

7 8.88 81.23 90.10 1.41 150.59 60 212.00 2.61

9 18.63 170.50 189.13 34.97 207.55 60 302.52 1.77

Privado 1 9 18.63 142.08 160.71 34.97 137.59 60 232.56 1.64

Privado 2 9 18.63 161.02 179.66 34.97 207.55 60 302.52 1.88

6 4.44 15.79 20.23 1.41 150.59 60 212.00 13.428 9.30 33.10 42.40 10.16 207.55 60 277.71 8.39

Silos 7 26.63 324.91 351.54 4.23 451.77 180 636.00 1.96

Transportacion 7 17.75 216.60 234.36 2.82 301.18 120 424.00 1.96

Calderetas 9 18.63 227.33 245.96 34.97 207.55 60 302.52 1.33

Reposo 9 74.53 909.31 983.84 139.88 830.2 240 1,210.08 1.33

Molienda 9 55.90 681.98 737.88 104.91 622.65 180 907.56 1.33

Baño Molienda 10 15.23 185.86 201.10 15.15 0 60 75.15 0.40Carga y

Descarga 10213.29 2,602.10 2,815.39 212.10 0 840 1,052.10 0.40

Total 571.63 6,428.61 7,000.24 $752.01 4,097.42 2,280.00 7,129.43 1.02

Costo total de implementación

$

Período simple de

recuperación años

Oficina 2

Ahorro en costos

totales $/año

Costo diferencial lámparas

$

Costo diferencial

de Balastros $

Costo de mano de obra $

Área

Ahorro en costos de demanda

$/año

Oficina Ingeniero

Código

Ahorro en costos de energía $/año

Del Cuadro 33, el costo total estimado de implementación es de $7,129.43/año Los ahorros de costos totales de $7,000.24/año pagarían los costos de implementación en aproximadamente 1.02 años

90

Es recomendable hacer el cambio de luminarias totales ya que como se puede observar en el Cuadro 33 los tiempos de recuperación son excelentes además de que se ahorra un buen porcentaje de energía eléctrica. 5.3. Disminución del Consumo de Gas l.p. Debido a que el consumo de gas l.p. representa el 43 % del gasto del molino, es necesario disminuir este rubro para reducir gastos energéticos . Entre las posibles acciones a implementar se encuentran: 5.3.1 Verificar que el Cobro sea Correcto. Acción recomendada. La recomendación es que cada vez que se surta este energético esté presente alguien del Molino para verificar que la cantidad suministrada sea la correcta y coincida con el recibo. Evidentemente un tanque estacionario no puede contener más gas de su capacidad nominal, y normalmente, cuando se re-surte éste no debe llenarse a más del 90% de su capacidad. Es decir, si tuviera, por ejemplo, un tanque estacionario de 300 litros, su capacidad máxima es de alrededor 270 litros, mismos que se irán evaporando a una velocidad de un décimo de la capacidad cada hora, cuando máximo. Esto da una idea de la velocidad con la que puede vaciarse un tanque si hubiese un gran consumo (Cuadro 34, Figura 44).

Cuadro 34. Evaporación de gas l.p. líquido de un ta nque de 300 litros de capacidad total .

Litros remanentes en el tanque

Evaporación (litros/hora)

270.00 27.00 243.00 24.30 218.70 21.87 196.83 19.68 177.15 17.71 159.43 15.94 143.49 14.35 129.14 12.91 116.23 11.62 104.60 10.46 94.14 9.41 84.73 8.47 76.26 7.63 68.63 6.86 61.77 6.18 55.59 5.56

Litros remanentes en el tanque

Evaporación (litros/hora)

50.03 5.00 45.03 4.50 40.53 4.05 36.47 3.65 32.83 3.28 29.54 2.95 26.59 2.66 23.93 2.39 21.54 2.15 19.38 1.94 17.44 1.74 15.70 1.57 14.13 1.41 12.72 1.27 11.45 1.14 10.30 1.03

91

Figura 44. Capacidad de evaporación del gas l.p. en fase líquida hacia fase gaseosa.

0

5

10

15

20

25

30

270 219 177 143 116 94 76 62 50 41 33 27 22 17 14 11

Contenido de gas líqudo en el tanque (litros)

Gas

Eva

pora

do (

litro

s/hr

s)

5.3.2 Sustituir el Quemador Atmosférico por un Quem ador Presurizado. Acción recomendada. El quemador atmosférico actualmente en su uso tiene la desventaja de que trabaja con alimentación libre de aire y esto hace que en la caldera no se puede regular ni optimizar la relación aire-combustible en el calentador de agua Con un quemador a presión, el hogar estaría cerrado, se controlaría la alimentación de aire y se realizaría la combustión óptima con la máxima eficiencia de la caldera. Esta medida puede representar el ahorro del 10% del gas l.p. que se consume actualmente, los resultados se pueden observar en el Cuadro 35.

92

Costos de implementación.

Cuadro 35. Ahorros al sustituir los quemadores atmo sféricos.

MESLITROS

GAS/MES$/MES

AHORRO DEL QUEMADOR PREZURIZADO (10%)

INVERSION DE LOS 2

QUEMADORES

PERIODO DE RECUPERACION

EN AÑOS

ENERO 3,860.00 15,865.74 1,586.57FEBRERO 3,522.00 14,545.84 1,454.58

MARZO 3,567.00 14,767.38 1,476.74ABRIL 6,915.00 28,766.47 2,876.65MAYO 7,502.00 31,283.45 3,128.35JUNIO 7,204.00 30,149.56 3,014.96JULIO 6,492.00 27,098.59 2,709.86

AGOSTO 9,068.00 38,176.60 3,817.66SEPTIEMBRE 7,223.00 30,553.62 3,055.36

OCTUBRE 5,700.00 24,225.31 2,422.53NOVIEMBRE 7,140.00 30,487.44 3,048.74

2,599.27PROMEDIO

2.74$85,600.00

Se ahorraría alrededor de $ 2,600 pesos mensuales con una inversión de $85, 600 y el tiempo de recuperación sería de 2.74 años; por lo tanto es una medida recomendable para ayudar a disminuir el consumo de gas l.p. en el molino. 5.3.3 Uso de Colectores Solares para Calentar Agua. Acción recomendada. Un colector solar es un dispositivo que recibe la energía radiante del sol, la convierte en energía calorífica y la transfiere a un fluido, en este caso al agua de calentamiento. Esta tecnología está disponible en el país desde hace bastante tiempo y permitiría ahorrar una proporción importante del gas empleado, sin embargo el costo de estos equipos aún es elevado. Para poder instalar un conjunto de paneles solares el cual caliente los 8,000 litros diarios de agua a una temperatura de 90°C, es neces aria un área mayor que la que se encuentra disponible en el tercer nivel del molino. Entonces lo que se hizo fue un estudio para calentar por lo menos 5,000 litros de agua y los requerimientos necesarios son los siguientes:

93

Costos de implementación.

Cuadro 36. Cotización de un sistema solar

Costo $ s/iva

iva Costo total

$276,000.00 $41,400.00 $317,400.00

$56,235.00 $8,435.25 $64,670.25

$3,565.00 $534.75 $4,099.75

$8,121.30 $1,218.20 $9,339.50

$96,600.00 $14,490.00 $111,090.00

$14,720.00 $2,208.00 $16,928.00

$455,241.30 $68,286.20 $523,527.50

1 Bomba centrífuga de 2 HP con sello de vitón

1 Control termostático diferencial

SISTEMA SOLAR

Instalación hidráulica con tubería de cobre tipo M. Válvulas de esfera. Válvulas de venteo. 3 termómetros bimetálicos. Manómetro. Aislamiento térmico de tuberías con lámina de aluminio cal. 32.

Estructura metálica para los 24 bancos

TOTAL

24 Bancos de 32 tubos de calor de 1.5m de largo y 4.7cm de diametro

1 termotanque de 5, 000 lts de acero

galvanizado, horizontal. Aislado

térmicamente con elastomero

Cuadro 37. Inversión neta.

Como se mencionaba anteriormente, la inversión de estos paneles solares es muy elevada (Cuadros 36 y 37), sin embargo al instalarlos se tendría un ahorro anual de $107,220 y el dinero invertido se recuperaría alrededor de cinco años aproximadamente. Esta medida es una de las más costosas pero la que generaría más ahorros; desgraciadamente la recomendación para este caso es no aplicarla debido a la ubicación del molino, pues no recibe directamente la radiación solar (Foto 20) de que se encuentra un edificio que obstaculizaría totalmente radiación por las tardes (Foto 21).

94

Fotografía 20. Tercer nivel

Fotografía 21. Tercer nivel

95

5.4 Otras Recomendaciones para Usar Mejor el Combustibl e. Una posible medida para ahorrar energía térmica, aunque no economiza gas consiste en aislar térmicamente las tinas de mezclado y de reposo del nixtamal, así como de los ductos de transporte. Con esto se evitarían pérdidas de calor durante el reposo del nixtamal y se puede reducir el tiempo de esta etapa. Esta acción debe ser evaluada a la luz de la calidad del producto en el proceso de nixtamalización. 6. RECOMENDACIONES PARA EL AHORRO DE ENERGIA PARA E L MOLINO PEQUEÑO. 6.1. Disminución del Consumo de Gas l.p. Como se ha indicado anteriormente, el costo por pago de gas l.p. en el molino pequeño, es el principal cargo energético, pues representa aproximadamente el 72 % del total. Entre las posibles acciones a realizar para ahorrar energía térmica y disminuir su costo, se tiene: 6.1.1. Verificar que el Cobro sea Correcto. Desafortunadamente, numerosas empresas que suministran gas l.p., incurren en prácticas no muy honestas cuando despachan el gas l.p. La recomendación es que cada vez que se surta esté energético esté presente alguien del molino, para verificar que la cantidad suministrada sea la correcta y coincida con el recibo. Es evidente que un tanque estacionario no puede contener más de su capacidad nominal y normalmente, cuando se re-surte éste no debe llenarse a más del 90% de su capacidad. Es decir, si tuviera, por ejemplo, un tanque estacionario de 3,400 litros, su capacidad máxima es alrededor de 3,060 litros, mismos que se irían evaporando a una velocidad de un décimo de la capacidad cada hora, cuando máximo. Esto da una idea de la velocidad con la que puede vaciarse un tanque si hubiese un gran consumo (Cuadro 38, Figura 45).

96

Cuadro 38. Evaporación de gas l.p. liquido de un ta nque de 3,400 litros de capacidad total.

Litros remanentes en

el tanque Evaporación (litros/hora)

Litros remanentes en

el tanque Evaporación (litros/hora)

3060 306 45.23 4.52 2754 275.4 40.71 4.07

2478.6 247.86 36.64 3.66 2230.74 223.07 32.97 3.30 2007.67 200.77 29.68 2.97 1806.90 180.69 26.71 2.67 1626.21 162.62 24.04 2.40 1463.59 146.36 21.63 2.16 1317.23 131.72 19.47 1.95 1185.51 118.55 17.52 1.75 1066.96 106.70 15.77 1.58 960.26 96.03 14.19 1.42 864.23 86.42 12.77 1.28 777.81 77.78 11.50 1.15 700.03 70.00 10.35 1.03 630.03 63.00 9.31 0.93 567.02 56.70 8.38 0.84 510.32 51.03 7.54 0.75 459.29 45.93 6.79 0.68 413.36 41.34 6.11 0.61 372.02 37.20 5.50 0.55 334.82 33.48 4.95 0.49 301.34 30.13 4.45 0.45 271.21 27.12 4.01 0.40 244.09 24.41 3.61 0.36 219.68 21.97 3.25 0.32 197.71 19.77 2.92 0.29 177.94 17.79 2.63 0.26 160.14 16.01 2.37 0.24 144.13 14.41 2.13 0.21 129.72 12.97 1.92 0.19 116.75 11.67 1.73 0.17 105.07 10.51 1.55 0.16 94.56 9.46 1.40 0.14 85.11 8.51 1.26 0.13 76.60 7.66 1.13 0.11 68.94 6.89 1.02 0.10 62.04 6.20 55.84 5.58 50.26 5.03 45.23 4.52

97

0

50

100

150

200

250

300

350

Gas

eva

pora

do (

litro

s/hr

)

Contenido de gas liquido en el tanque (litros)

Figura 45. Capacidad de evaporación del gas l.p. en fase líquida hacia la fase gaseosa.

En la Figura 46 se presenta un diagrama de las presiones normalmente involucradas en el sistema de gas l.p. cuyo quemador funciona a la presión atmosférica, como en el caso del molino que se está analizando.

Figura 46. Diagrama de presiones de abasto de gas l .p.

98

6.1.2. Sustituir el Quemador Atmosférico por un Que mador Presurizado. El quemador atmosférico actualmente en su uso tiene la desventaja de que trabaja con alimentación libre de aire y esto hace que no se puede regular ni optimizar la relación aire-combustible. Con un quemador a presión, el hogar estaría cerrado, se controlaría la alimentación de aire y se realizaría la combustión óptima con la máxima eficiencia de la caldera. Esta medida puede representar el ahorro del 10% del gas l.p. que se consume actualmente, lo cual expresado en términos económicos ascendería a alrededor de $ 1,185 mensuales. Una cotización de un equipo adecuado arroja un total en pesos de $42,800, lo que significa que la inversión es rentable en aproximadamente 3 años. 6.1.3. Usar Colectores Solares para el Calentamient o de Agua. Una alternativa muy interesante para sustituir el uso del gas l.p. en los molinos es el empleo de colectores solares como fuente energética. Un colector solar es un dispositivo que recibe la energía radiante del sol, la convierte en energía calorífica y la transfiere a un fluido, en este caso al agua de calentamiento. Esta tecnología está disponible en el país desde hace bastante tiempo y permitiría ahorrar una proporción importante del gas empleado, pero el costo de estos equipos aún es elevado. Se realizó en análisis del costo para este molino, en donde ser requeriría de un sistema solar con 10 bancos de 32 tubos de calor de 1.5 m de largo y 4.7 cm de diámetro, con una área de 3.84 m2 cada uno y una área total: 38.4 m2: Con este equipo es posible calentar en la Ciudad de México, los 2,000 litros diarios de agua a 90 °C, que representan todas sus necesidades de agu a caliente. El costo total asciende a alrededor de $160,000, lo cual es una inversión importante, pero si se garantiza el ahorro de cuando menos 70% del gas l.p., que en dinero sería aproximadamente $8,294, la recuperación de la inversión se da aproximadamente en 1.6 años, si se considera el costo actual del gas. Aquí es necesario mencionar que solo un pequeño porcentaje de gas l.p es utilizado para calentar el agua el demás consumo de gas l.p. es por causa de las maquinas tortilladoras que se utilizan ahí mismo. Por lo que no es muy recomendable el instalar el banco de colectores solares, ya que el costo de implementación para el puro calentamiento del agua sería muy alto y a su vez la recuperación de la inversión sería muy tardada. 6.1.4. Otras Recomendaciones para Usar Mejor el Com bustible. Una posible medida para ahorrar energía térmica, aunque no economiza gas consiste en aislar térmicamente las tinas de mezclado y de reposo del nixtamal, así como de los ductos de transporte. Con esto se evitarían pérdidas de calor

99

durante el reposo del nixtamal y se puede reducir el tiempo de esta etapa. Esta acción debe ser evaluada a la luz de la calidad del producto en el proceso de nixtamalización. 6.2. Disminución del Consumo de Electricidad. Aunque el costo por concepto de energía eléctrica es de alrededor del 28 % del total, hay varias acciones que permitirán disminuir el consumo y el pago respectivo. Entre las posibles acciones a realizar para ahorrar energía eléctrica, se tiene: 6.2.1. Corregir el Factor de Potencia. Del análisis de los recibos de facturación eléctrica, se aprecia que se tiene un sobrecargo por concepto de bajo factor de potencia. El bajo factor de potencia se debe al tipo de cargas eléctricas instaladas. Para esto existe en el mercado un dispositivo denominado banco de capacitores, con el que es posible incrementar el factor de potencia a valores superiores al 90 % y con ello tener que dejar de pagar la penalización y además tener una bonificación. Las fórmulas que emplean Luz y Fuerza del Centro para el cargo y bonificación se aplican al total económico de los otros conceptos eléctricos y forman parte a la Tarifa 3 (Cuadro 39).

Cuadro 39. Fórmulas para calcular el cargo o bonifi cación por Factor de Potencia.

Condición Suministradora Valores máximos

FP< 0.9

Penalización por bajo FP

100*1¨

9.0*

5

3(%)

−=PF

ónPenalizaci

Penalización

120%

FP> 0.9

Bonificación por alto FP

100*¨

9.01*

4

1(%)

−=PF

ónBonificaci

Bonificación

2.5%

El valor más bajo detectado en los recibos es de 79.6 %, con lo cual la penalización actual es del 7.8 % del monto total de la facturación, si se instalase un banco de capacitores de 7.9 KVAR, para corregir el bajo factor de potencia e incrementara a un valor del 91 %, se dejaría de pagar ese 7.8 % de porcentaje de recargo y se tendría una bonificación adicional del 0.35 % conforme al cuadro 40.

100

El costo estimado del banco de capacitores es de $ 2,400 para subir el FP a 91 % en promedio y el ahorro en la facturación, entre el sobre cargo y la bonificación sería de $ 660 /mes , con lo cual la inversión se pagaría en aproximadamente 0.3 años , lo cual es altamente redituable.

Cuadro 40. Variables eléctricas antes y después de aplicarle el banco de capacitores al banco de molienda para el molino pequeño.

DELTA

Meses FP (1) KW KVA (1) KVAR (1) FP (2) KVA (2) KVAR(2) KVAR (3)1 80.686 30 37.2 22.0 90 33.3 14.5 7.42 80.076 26 32.5 19.4 90 28.9 12.6 6.93 79.712 25 31.4 18.9 90 27.8 12.1 6.84 79.634 24 30.1 18.2 90 26.7 11.6 6.65 79.833 28 35.1 21.1 90 31.1 13.6 7.66 81.498 35 42.9 24.9 90 38.9 17.0 7.97 81.948 31 37.8 21.7 90 34.4 15.0 6.78 80.371 27 33.6 20.0 90 30.0 13.1 6.99 80.000 26 32.5 19.5 90 28.9 12.6 6.910 81.430 29 35.6 20.7 90 32.2 14.0 6.611 81.176 28 34.5 20.1 90 31.1 13.6 6.612 81.490 32 39.3 22.8 90 35.6 15.5 7.3

Promedio 80.65 28.42 35.21 20.78 90 31.57 13.76 7.01

Situación original Situación al 90% de FP

En el cuadro 41 se muestran los ahorros totales y mensuales, que se tienen al instalar el banco de capacitores de 7.9 KVAR, en el banco de molienda, lo cual tendría un gran beneficio, ya que se dejarían de pagar $ 7,900 pesos al año . Cuadro 41. Dados de porcentaje y recargos antes del banco de capacitores, así como datos

de bonificación y ahorros después del banco de capa citores.

Recargo (1) Recargo (1) Bonificación (2) Bonificación (2) Ahorro Recargo Ahorro bonif. Ahorro totalMeses (%) ($) (%) ($) ($) ($) ($)

1 6.9 671.98 0.20 19.48 671.98 19.48 691.462 7.4 686.69 0.40 37.12 686.69 37.12 723.813 7.7 569.93 0.50 37.01 569.93 37.01 606.944 7.8 686.99 0.60 52.85 686.99 52.85 739.835 7.6 607.39 0.20 15.98 607.39 15.98 623.376 6.3 563.10 -0.10 -8.94 563.10 -8.94 554.167 5.9 549.12 0.40 37.23 549.12 37.23 586.348 7.2 719.35 0.40 39.96 719.35 39.96 759.319 7.5 651.74 0.40 34.76 651.74 34.76 686.5010 6.3 561.37 0.50 44.55 561.37 44.55 605.9211 6.5 630.64 0.50 48.51 630.64 48.51 679.1512 6.3 636.74 0.20 20.21 636.74 20.21 656.95

Promedio 6.95 627.92 0.35 31.56 627.92 31.56 659.48Total 7,535.03 378.73 7,535.03 378.73 7,913.75

101

6.2.2. Cambio del Motor del Banco de Molienda (Tari fa 3). Es recomendable sustituir los motores actuales por motores de alta eficiencia. Los motores de alta eficiencia se construyen con mejores cojinetes y embobinados para reducir las pérdidas por fricción y resistencia eléctricas. Dependiendo de la potencia de un motor dado de alta eficiencia, las eficiencias de operación pueden ser de 1% a 10% superiores a las de los motores estándar existentes. En general, entre más grande sea el motor, el incremento en eficiencia es menor. Las características de operación, la eficiencia estimada y los consumos de energía del motor empleado en el banco de molienda, se resumen en la cuadro 42. Estos datos junto con los que se reportan en los cuadros 43 y 44 respecto a las características del motor propuestos de alta eficiencia, se usan para calcular el incremento en eficiencia, los ahorros de energía y demanda y sus respectivos costos. El ahorro de energía anual, AE, y el ahorro en costos por energía, CAE, que pudieran ser obtenidos al instalarlo sobre la base de reemplazo del motor actual, se puede calcular como sigue:

energíaladepromedioCosto xAE = CAE

E

1 -

E

1 x H x UF x LF x C x N x HP = AE

pc1

Dónde: HP = Potencia del motor bajo consideración, hp. N = Numero de motores de un determinado tamaño, sin unidades. C1 =Constante de conversión, 0.746 kW/hp. LF = factor de carga bajo el cual opera normalmente el motor, %. UF = fracción de tiempo de operación del motor diaria, sin unidades. H = Tiempo de operación anual del equipo manejado por el motor, hr/año. Ec = eficiencia estimada del motor actual, sin unidades. Ep = eficiencia estimada del motor propuesto, sin unidades (con el factor de carga del motor actual). Los ahorros de demanda, AD, y los ahorros en costos por demanda, CAD, como resultado de la instalación del motor de alta eficiencia se pueden calcular como sigue:

demandalademedioto x AD = CAD

E

1 -

E

1 x C x DUF x CF x LF x C x N x HP = AD

pc21

cos

102

Dónde: CF = factor coincidencia - Probabilidad que el equipo contribuya al pico de demanda de la empresa, por mes. DUF = fracción de año en que el equipo contribuye al pico de demanda, sin unidades. C2 = constante de conversión, 12 meses/año. Al sustituir:

año CAD CAE = ACT

$175,5930,2245,2 =+=+

añokWhx

año

kWh = CAE

año

kWh1 -

1 x

año

hr x x x

HP

kW x x HP = AE

$245,2

$24.128.1817

28.817,193.087.0

460,1175.0746.0130

=

=

añokW x kW = CAD

año

kW1 -

1 x x x x x

HP

kW x x = AD

$930,2

$2.19615

1593.087.0

121175.076.0130

=

=

103

Cuadro 42. Datos del motor actual.

Equipo Potencia del motor HP

# de motores

Eficiencia del motor actual %

LF Fracción de Carga %

CF Fracción De Coin.

DUF Factor de contribución en Demanda.

Demanda Actual kW/año

UF Fracción de uso diario

Horas de uso anual h/año.

Consumo de energía actual kWh/año.

Molino 30 1 0.87 0.75 1 1 231.52 1 1,460 28,168

Cuadro 43. Características de los motores de alta e ficiencia, consumo de energía y ahorros proyectados con motor de alta eficiencia.

Equipo. Motor de

alta efic. Propuesto.

HP

# de motores.

Efic. del motor de alta efic.

Demanda propuesta kW/año

Demanda ahorrada kW/año

Costo de la

demanda ahorrada

$/año

Consumo de

energía propuesta kWh/año

Ahorro de

energía kWh/año

Ahorro en costos

de energía. $/año

Ahorros totales

de costos. $/año

Molino 30 1 0.93 216.6 14.9 2,930 26,350 1,817 2,245 5,175

Cuadro 44. Características de los motores de alta e ficiencia, costos y ahorros proyectados.

Equipo Potencia del motor

HP

# de motores

Costo del motor de

alta eficiencia

$

Costo total de los

motores $

Ahorro total de costos

anuales $/año

Periodo simple de

recuperación. Años.

Tasa simple de retorno

%

Molino 30 1 29,107 29,107 5,175 5.6 45

104

De igual manera los ahorros de demanda, AD, y los ahorros de costos por demanda, CAD, se muestran en los cuadros 41 y 42. Del cuadro 41, los ahorros de energía son de 1,817 kWh/año , y los ahorros de costos respectivos son de $ 2,245/año . Los ahorros totales de demanda son de 14.9 kW/año y por costos por demanda son de $ 2,930/año . Los ahorros totales de costos derivados de la instalación de motor de alta eficiencia son de $ 5,175/año . Los costos de implementación están basados en el costo de reemplazo de los motores existentes por motores de alta eficiencia, conforme los primeros se van quemando o saliendo de operación para reparación, en vez de reemplazarlo por motores de la misma eficiencia. El costo de implementación y el período simple de recuperación de todos los motores considerados en esta empresa se dan en el cuadro 42.

[ ][ ] años A

I = PSR 6.5

175,5

107,29 ==

Por lo anterior, solo se recomienda el cambio cuando este motor se dañe y deje de operar. 6.2.3. Cambio de Motores (Tarifa 2). De la misma manera, solo que ahora con Tarifa 2 (Cuadro 45), se muestran la potencia, así como las horas de uso y el consumo de energía, de los motores que se están utilizando actualmente. Las características de operación, la eficiencia estimada y los consumos de energía de los motores actuales, se resumen en la cuadro 45. Estos datos junto con los que se reportan en la Cuadro 46 y 47 respecto a las características de los motores propuestos de alta eficiencia, se usan para calcular el incremento en eficiencia, los ahorros de energía y demanda y sus respectivos costos. El ahorro de energía anual, AE, y el ahorro en costos por energía, CAE, así como los ahorros de demanda, AD, que pudieran ser obtenidos al instalar motores de alta eficiencia.

105

Cuadro 45. Datos del motor actual en Tarifa 2.

Cuadro 46. Características de los motores de alta e ficiencia, consumo de energía y ahorros proyectados con motor de alta eficiencia en

Tarifa 2.

Equipo. Motor de alta efic

Propuesto. HP

# de motores.

Efic del motor de alta efic

Demanda propuesta kW/año

Demanda ahorrada kW/año

Consumo de energía propuesta kWh/año

Ahorro de energía

kWh/año

Ahorro en costos de energía. $/año

Ahorros totales de

costos. $/año

Bazooka 3 1 0.895 22.5 1.5 228.2 15 42.21 42.21 Mezcladora 5 1 0.902 37.2 4.7 378.4 48 134.75 134.75

Bazooka 2 1 0.885 15.2 0.9 76.9 4 12.46 12.46 Bomba de agua 3 1 0.895 22.5 1.2 1,369 72 204.70 204.7

Total 97.4 8.2 2,052.6 140 394.11 394.11

Equipo Potencia del motor HP

# de motores

Eficiencia del motor actual %

LF Fracción de Carga %

CF Fracción De Coin.

DUF Factor de contribución en Demanda.

Demanda Actual kW/año

UF Fracción de uso diario

Horas de uso anual h/año

Consumo de energía actual kWh/año

Bazooka 3 1 0.840 0.75 1 1 23.98 1 122 243 Mezcladora 5 1 0.801 0.75 1 1 41.91 1 122 426

Bazooka 2 1 0.837 0.75 1 1 16.04 1 60.83 81 Bomba de agua 3 1 0.85 0.75 1 1 23.70 1 730 1,442

Total 105.91 2,209

106

Cuadro 47. Características de los motores de alta e ficiencia, costos y ahorros proyectados, en Tarifa 2.

Equipo Potencia del motor

HP

# de motores Costo del motor de alta

eficiencia $

Costo total de los motores

$

Ahorro total de costos anuales $/año

Periodo simple de

recuperación. Años.

Bazooka 3 1 5,027 5,027 42.21 119.1 Mezcladora 5 1 5,856 5,856 134.75 43.5

Bazooka 2 1 4,504 4,504 12.46 361.6 Bomba de agua 3 1 5,027 5,027 204.70 24.6

Total 20,414 20,414 394.11 51.8 Nota: En estos cuadros (45, 46 y 47), sólo se toma en cuenta el costo de la energía, ya que dichos equipos están conectados en Tarifa 2, por lo cual solo se contemplan los ahorros de energía, que son muy pocos, puesto que en la tarifa no hay cargo por demanda.

107

De el cuadro 46, los ahorros solo de energía son de 140 kWh/año , y los ahorros de costos respectivos son de $ 394 /año . Costos de Implementación. El costo de implementación y el período simple de recuperación de todos los motores considerados en esta empresa se dan en el cuadro 47. Aquí no es recomendable cambiar los motores existentes por motores de alta eficiencia, ya que la inversión es grande y los ahorros muy pocos, por lo cual el periodo de recuperación es muy largo. 6.2.4. Sustituir las Lámparas Fluorescentes Actuale s por Lámparas de Alta Eficiencia. Las lámparas y balastros electromagnéticos que se usan actualmente en el Molino pequeño, pueden ser reemplazados por lámparas de alta eficiencia y balastros electrónicos. Las lámparas eficientes emplean menos energía que las estándar con niveles comparables de iluminación, lo cual reduce la demanda y el consumo de electricidad. El uso de lámparas fluorescentes tipo T8 y balastros electrónicos o electromagnéticos de alta eficiencia, brindan diversos beneficios en comparación con equipos T12. Las lámparas fluorescentes T8 tienen una eficacia superior a los 80 lúmenes/watt nominal de lámpara, contra un máximo de 69 Lúmenes/watt nominal de lámparas fluorescentes T12. La vida útil de las lámparas fluorescentes tipo T8 es mayor que la de las lámparas fluorescentes T12.

El índice de rendimiento de color (IRC3) de las lámparas fluorescentes tipo T8 es similar a la luz natural y tiene la posibilidad de elegir la temperatura de color (K), lo que las convierte en una buena opción en el diseño de iluminación, permitiendo una óptima definición de objetos. Los balastros de alta eficiencia para lámparas T8 cuentan con un alto factor de potencia, superior al 90%. La temperatura de operación del balastro de alta eficiencia es menor al estándar. Ahorros Previstos. Las características de las lámparas, las especificaciones de sus componentes y los códigos usados en esta medida se dan en el Cuadro 48. Los niveles de potencia que se emplean en los cálculos de ahorro se dan en la columna “Potencia del Gabinete”. El Cuadro 49 proporciona las características de las lámparas existentes recabadas durante la visita a las instalaciones del Molino pequeño, y con esos datos, se sugirieron las recomendaciones de reemplazo. El

3 La escala del IRC va de 0 a 100 de acuerdo a que tan bien una lámpara dada reproduce el color. Una lámpara con un IRC de 100 hará que el objeto aparezca como lo haría bajo la luz del sol.

108

Cuadro 50 resume las propuestas de reemplazo para las combinaciones lámparas/balastro existentes por una combinación más eficiente. Los ahorros estimados de energía, AE, y los costos de dicha energía ahorrada, CAE, de un reemplazo de una combinación lámpara/balastro de un área dada se calculan con las siguientes ecuaciones:

i

iiii

C

HPFWCFWNAE

××= − )(

CAE = AEi x costo promedio de la electricidad.

Donde: Ni = número de gabinetes en el área i, sin unidades CFWi = nivel de potencia de los gabinetes actuales en el área i, Watt. PFWi = nivel de potencia de los gabinetes propuestos en el área i, Watt. Hi = horas de operación de las lámparas en el área i, h/año C1 = constante de conversión, 1,000 W/kW. Los ahorros por demanda, AD, y sus costos asociados, CAD, derivados del reemplazo de una combinación de lámparas/balastros en el área dada están dados por las siguientes ecuaciones:

i

iiii

C

CDUFCFPFWCFWNAD

2)( ××××= −

CAD = AD x costo promedio de la demanda.

Donde: CFi = factor de coincidencia – probabilidad que un equipo contribuye al

pico de la demanda mensual, sin unidades DUF = fracción del año que el equipo contribuye al pico de demanda, sin

unidades C2 = constante de conversión, 12 meses/año

109

Al sustituir datos:

año CAD CAE = ACT

$76.334,1076.334,1 =+=+

Costos de Implementación. Los costos de implementación de esta recomendación incluyen los del equipo y de la mano de obra para el cambio de las nuevas lámparas y balastros cuando se requiere. La inversión se calcula sobre los costos diferenciales entre las lámparas existentes y las propuestas. De la misma manera, cuándo la lámpara propuesta puede emplear el mismo balastro que el actual, y sin embargo se considera conveniente hacer un cambio por el adecuado a la lámpara, el cálculo de la inversión hace igualmente con base en la diferencia que existe entre los costos de los balastros. Los costos de mano de obra se estiman entre $60 y $150 para los gabinetes que requieren instalar balastros y lámparas; la variación depende del tipo de conjunto balastro-lámpara que se propone. El costo de instalar únicamente la lámpara se calcula entre $25 o 30 pesos (Cuadro 49).

[ ][ ] años A

I = PSR 12.0

94.172,17

098,2 ==

( )

añokWhx

año

kWh = CAE

año

kWhxx = AE

$76.334,1

$82.26.472

6.4721000

745,4671172

=

=−

110

Cuadro 49. Combinaciones Lámpara/Balastro existente s en las instalaciones.

Área

Código balastro lámpara

# de gabinetes

Potencia por gabinete Watts

Potencia total Watts

CFI Factor de coincidencia

por mes

DUF Factor de uso de demanda

Demanda actual promedio kW/año

Tiempo anual de uso

hrs/año.

Uso total de energía

kWh/año.

Reposo 1 2 117 234 1 1 2.53 4,745 1,110.33 2 3 225 675 1 1 8.10 4,745 3,202.88

Molienda 2 1 225 225 1 1 2.70 4,745 1,067.63 Tortilladoras 2 2 225 450 1 1 5.40 4,745 2,135.25

2 3 225 675 1 1 8.10 8,760 5,913.00 Baño 3 1 13 13 1 1 0.16 988 12.84

Oficina 1 1 117 117 1 1 1.40 1,716 200.77 Total 13 2,389 28.39 30,444 13,642.70

Cuadro 50. Combinaciones propuestas Lámpara/Balastr o y Ahorro, tanto de energía como demanda.

Área

Código balastro lámpara.

# De gabinetes.

Potencia lámparas

Watts.

Tecnología

Vida útil Hrs.

Balastros por

gabinete.

Tipo de balastro.

Potencia total

Watts.

Demanda promedio kW/año

Ahorro de

demanda kW/año

Uso propuesto de energía kWh/año

Energía ahorrada kWh/año

Reposo 4 2 2 x 32 T-8

fluorescente 20000

1 Electrónico

134 1.45 1.08 637.73 472.60

5 3 2 X 59 T-8

fluorescente 15000

1 Electrónico

372 4.46 3.64 1,763.72 1,439.16

Molienda 5 1 2 X 59 T-8

fluorescente 15000

1 Electrónico

124 1.49 1.21 587.91 479.72

Tortilladoras 5 2 2 X 59 T-8

fluorescente 15000

1 Electrónico

248 2.97 2.43 1,175.81 959.44

5 3 2 X 59 T-8

fluorescente 15000

1 Electrónico

372 4.46 3.64 3,256.09 2,656.91

Baño 3 1 13 Fluorescente

compacta 10000

0

13 0.16 0.00 12.84 0.00

Oficina 4 1 2 x 32 T-8

fluorescente 20000

1 Electrónico

82 0.98 0.42 140.54 60.23 Total 13 6 1,344 15.97 12.42 7,574.64 6,068.06

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Cuadro 51. Ahorros en costos, costos de implementa ción y periodo de recuperación.

Área

Ahorro en costos de energía. $/año

Costo diferencial de

lámparas. $

Costo diferencial de

balastros. $

Costo de mano de

obra. $

Costo total de implementación.

$

Ahorro en costos totales. $/año

Periodo simple de

recuperación años

Tasa interna

de retorno.

% Reposo 1,334.76 -35.37 87.59 200 252.22 1,334.76 0.19 -17137

4,064.58 85.90 142.55 300 528.45 4,064.58 0.13 2098 Molienda 1,354.86 28.63 142.55 100 271.18 1,354.86 0.20 2098

Tortilladoras 2,709.72 57.27 32.55 200 289.82 2,709.72 0.11 2098 7,503.84 85.90 142.55 300 528.45 7,503.84 0.07 2098

Baño 0.00 -2.00 0.00 60 58.00 0.00 0.00 2098 Oficina 170.11 -17.68 87.59 100 169.91 170.11 1.00 2098 Total 17,137.88 202.64 635.38 1,260 2,098.02 17,137.88 0.28 -8%

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Del cuadro 51 el costo aproximado total estimado de implementación es de $2,100. Los ahorros en costos totales de $17,137/año pagarán los costos de implementación en aproximadamente en 0.28 años . Es recomendable cambiar todas las lamparas y balastros por tecnología más moderna y de alta eficiencia, ya que traeria muy buenos veneficios y aparte los ahorros anuales serian bastantes buenos, y como se muestra en la Cuadro 51, el costo de implementacion no es muy alto, por lo cual se recuperarian en medio año aproximadamente, por lo cual se debe de tomar en cuenta hacer este cambio de luminarias.

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7. CONCLUSIONES. En este trabajo se constató que el costo de los energéticos: electricidad y gas l.p. es un rubro muy importante dentro de los costos de producción de la masa nixtamalizada. Esta situación, aunada al rápido incremento del costo de los energéticos, afecta sensiblemente la viabilidad económica de los pequeños molinos de nixtamal. Cabe destacar que durante la búsqueda de molinos para su estudio se detectaron varios que incurren en prácticas ilícitas en el pago de los energéticos con lo que logran una aparente mayor rentabilidad económica, si bien la tecnología empleada se apreciaba aún más deficiente, por lo que la eficiencia global debe ser muy baja. En los dos molinos estudiados, la selección de la tecnología no tenía ninguna relación con su capacidad de producción, ya que sólo replicaban el esquema de base. Entre más pequeño es un molino, se recurre a una mayor participación de mano de obra humana, pero, a partir de cierto tamaño, se incorpora en el procesamiento del maíz el uso de maquinaria que disminuye la participación de mano de obra. Durante el análisis se pudo constatar que entre más grande es la instalación, mejor es el estado del equipamiento; curiosamente, un mismo propietario puede tener molinos de distintos tamaños, pero no les da la misma atención, lo que se refleja en el estado general del molino y la productividad final. Durante la etapa de trabajo en campo fue posible verificar que el mejor proveedor tecnológico comercial de la industria molinera dista mucho de ofrecer equipamiento que use óptimamente los recursos, entre ellos la energía. Por lo que hay un gran potencial de enfrentar con mejor tecnología el procesamiento tradicional del nixtamal, no obstante, el enfoque del desarrollo tecnológico debe ser necesariamente multi e interdisciplinario para que la obtención de la masa nixtamalizada sea realizada con las mejores combinaciones de tecnología que permitan el uso óptimo de los recursos: maíz, agua, energía, mano de obra, etcétera, con el mínimo impacto negativo al ambiente, y garantizar, sobre todo, la buena calidad de la masa, que conduzca a tortillas de excelente calidad, aspecto final que es determinante desde el punto de vista del consumidor. De manera general, una vez que el dueño del molino aceptó la realización de la asesoría energética, ésta se dio en buenos términos. Lo más sobresaliente de estas experiencias fue la falta de continuidad por parte de los molineros, ya que en cada solicitud de información tardaban tiempos exagerados para atenderla, si bien, nunca decían que no. Otra de las dificultades encontradas su forma de manejar el negocio, pues a menudo una misma razón social o contrato de energía eléctrica o de abasto de gas cobijaba más de un negocio, ya sea el molino y tortillería en los casos más simples, pero podían ser otros giros. En los molinos de nixtamal se emplea energía calorífica proveniente de combustibles y energía eléctrica, no obstante, su importancia relativa difiere significativamente de acuerdo con el tamaño del molino estudiado, si bien el proceso es básicamente el mismo, lo cual refleja el escaso control del proceso productivo.

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El uso de combustibles para calentar el agua podría ser sustituido por recursos energéticos renovables mediante calentadores solares, sin embargo, esta alternativa energética se enfrenta a un costo elevado de inversión inicial por lo que no se puede prever su adopción pronta. Del estudio de campo surgieron temas relevantes de investigación, como el de investigación y desarrollo para el mejor uso de los combustibles, a través de aislar térmicamente todo los equipos y tuberías, optimizar las reacciones químicas de combustión o mejor aún sustituir por otras fuentes de energía tal como la energía solar foto térmica. Por último, se concluye que los estudios sobre el uso de la energía en los molinos de nixtamal, no podrán dar respuesta a todas las interrogantes de su funcionamiento para lograr su uso óptimo, pues la cantidad de energía externa a aportar dependerá de múltiples factores como la calidad del maíz, la temperatura de cocción, el tiempo de reposo, la calidad esperada de la masa nixtamalizada y las tortillas y finalmente de las preferencias de los usuarios, en otras palabras, es necesario el concurso de varias disciplinas. 8. REFERENCIAS Aboites, Jaime (1989). “Breve historia de un invento olvidado: las máquinas tortilladoras en México”. Universidad Autónoma Metropolitana-Xochimilco, México, 1989. Ambriz García, Juan José, Hernando Romero Paredes, Hermilio O. Ortega y Claudia A. Flores (2005). “Diagnósticos energéticos a la pequeña empresa”. En memorias de XXIV Seminario Nacional de Ahorro de Energía y VI Seminario Binacional de Ahorro de Energía. ATPAE y CIMEJ. Ciudad Juárez, Chihuahua, México, 9-11 de noviembre de 2005. Memoria electrónica. Ambriz García, Juan José y Hernando Romero Paredes Rubio (2006). “Experiencias de aplicación de diagnósticos energéticos en empresas industriales y de servicios”. En memorias de X Seminario Peninsular de de Uso Eficiente de la Energía”. Comisión Federal de Electricidad e Instituto Tecnológico de Mérida. Mérida, Yucatán. 7 de septiembre de 2006. Memoria electrónica. Ambriz García, Juan José, Hernando Romero Paredes Rubio y Hermilio Oscar Ortega Navarro (2006b). “Ahorro de Energía en Molinos de Nixtamal”. En memorias de XVII Congreso Nacional de Ahorro de Energía. Colegio de Ingenieros Mecánicos y Eléctricos del Estado de Jalisco, Guadalajara, Jalisco, México, 22-24 de noviembre de 2006. Memoria electrónica. Ambriz García, Juan José, Hernando Romero Paredes Rubio y Hermilio Oscar Ortega Navarro (2006c). “Ahorro de Energía en Molinos de Nixtamal”. En memorias del Simposio México-Alemania 2006. Energía para el futuro: hacia un planeta más limpio. México, D. F. 2-3 de octubre de 2006.

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Ambriz García, Juan José y Hernando Romero. “Uso eficiente de la Energía en los Molinos de Nixtamal”. Revista Energía Racional (en prensa). Ambriz García, Juan José y Hernando Romero. “Uso de la energía en molinos de nixtamal y tortillerías”. Capítulo en el libro: Tópicos selectos del maíz, el nixtamal y la tortilla. Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa (en revisión).