Eficiencia energética en la industria cervecera: diseño y ejecución de la infraestructura eléctrica para equipos HVAC
En la ingeniería eléctrica, ejecutar proyectos de manera eficiente es la clave para garantizar la viabilidad y seguridad de las instalaciones.
En la ingeniería eléctrica, ejecutar proyectos de manera eficiente es la clave para garantizar la viabilidad y seguridad de las instalaciones. En este contexto, el proceso de ingenierías es esencial para la creación y desarrollo de cualquier proyecto, abarcando diversas etapas desde la identificación de necesidades hasta la evaluación, además de proporcionar un marco estructurado para la concepción y ejecución de ideas.
Las cinco etapas clave que seguimos en KINENERGY son las siguientes:
- E0. Strategic Definition.
- E1. Design Brief.
- E2. Concept Design.
- E3. Developed Design.
- E4. Technical Design.
E0. Strategic Definition / E1. Design Brief
E0. Strategic Definition / E1. Design Brief
E0. Strategic Definition: esta etapa inicial implica definir el proyecto a un nivel estratégico, estableciendo su propósito y alcance. Las decisiones clave tomadas durante esta etapa sientan las bases para todo el proyecto.
E1. Design Brief: sirve como guía para el desarrollo del proyecto. Aquí, se desarrollan detalladamente los requisitos del proyecto, refinando objetivos y estableciendo necesidades específicas. Este planteamiento sirve como un documento integral que guía al equipo de diseño en fases posteriores, capturando la visión del cliente y requisitos funcionales.
Las actividades principales que destacan en estas dos etapas son las siguientes:
- Desarrollo del resumen del proyecto inicial: creación de un resumen detallado que establece los objetivos y alcances iniciales.
- Conformación del equipo del proyecto: selección y asignación de roles, definiendo claramente las responsabilidades de cada miembro.
- Alta del proyecto en BIM 360: registro del proyecto en BIM 360 con una estructura de carpetas que sigue los estándares de control documental.
- Elaboración del Project Charter: carga del Project Charter en nuestra plataforma de gestión de proyectos para una referencia centralizada.
- Creación de la matriz de riesgos: identificación y evaluación de posibles riesgos que podrían afectar al proyecto.
- Master Delivery Plan: desarrollo de un plan maestro que establece la secuencia y tiempos de entrega de los elementos clave del proyecto.
- Checklist de requerimientos: creación de una lista detallada para garantizar que todos los requisitos necesarios estén cubiertos en la fase de diseño.
- Elaboración del cronograma: creación de un cronograma que visualiza la secuencia temporal de las actividades del proyecto.
- Desarrollo de las bases de diseño: documentación exhaustiva de las bases de diseño, capturando la visión del cliente y los requisitos funcionales del proyecto.
Caso práctico
Caso práctico
El objetivo principal de KINENERGY, era garantizar una infraestructura eléctrica eficiente y segura para los equipos del sistema HVAC del laboratorio central de una planta cervecera ubicada en el estado de Coahuila y comprendió 1,062 m², en donde se albergan equipos críticos para el proceso cervecero.
El diseño inicial no solo debía cumplir con los requisitos de capacidad y confiabilidad eléctrica, sino que también debía adaptarse a las condiciones específicas de la planta, considerando factores como la altitud y la temperatura.
Además, la necesidad de optimizar costos y tiempos sin comprometer la calidad del proyecto se convirtió en un aspecto crucial, pues la complejidad residía en diseñar una infraestructura eléctrica que no solo satisficiera las necesidades actuales, sino que también permitiera futuras expansiones sin inconvenientes.
El proceso de ingeniería seguido por nuestros kinners se dividió en varias etapas esenciales, desde la definición de estrategias del diseño técnico hasta la entrega final del proyecto; se detalló el cumplimiento de normativas específicas, como la NOM001-SEDE-2012.
Alcances del proyecto
Alcances del proyecto
Los alcances del proyecto se definieron de manera clara y específica para garantizar el suministro eléctrico necesario y el funcionamiento eficiente y seguro de los equipos HVAC. Las responsabilidades de nuestros expertos se limitaron a la especificación y cálculo de equipos clave, como tableros de distribución, protecciones termomagnéticas, conductores de alimentadores y circuitos derivados, así como transformadores; todo ello basado en normativas mexicanas e internacionales.
Información consultada y consideraciones técnicas
Información consultada y consideraciones técnicas
La documentación generada incluyó planos detallados, cubriendo aspectos como alimentadores generales, contactos y alumbrado, alimentación de equipos HVAC, cuadros de carga, diagrama unifilar, memoria técnico-descriptiva y memoria de cálculo. Sin embargo, la generación del catálogo de conceptos quedó fuera del alcance del proyecto.
Se realizaron visitas detalladas al sitio para recopilar información crítica, el punto de conexión a la infraestructura existente, la trayectoria del alimentador general y la ubicación del cuarto eléctrico fueron fundamentales para tomar decisiones informadas en la etapa conceptual y evitar posibles problemas durante la ejecución del proyecto.
Algunas consideraciones técnicas que fueron tomadas en cuenta son:
- El cableado de los alimentadores y circuitos derivados se consideró por medio de conductores de cobre con aislamiento THW-LS 90ºC (aunque se han calculado y seleccionado a 60ºC o 75ºC de acuerdo con la NOM001-SEDE-2012.)
- Todos los materiales utilizados en el proyecto deben ser nuevos y de primera calidad. Esta medida se adopta con el objetivo de prevenir riesgos incendiarios y garantizar la durabilidad y confiabilidad de la instalación eléctrica.
- Uso de tubería conduit galvanizada de pared gruesa (IMC) para una protección robusta de los conductores.
- Evitar la instalación de cable uso rudo para equipos fijos. Esta medida contribuye a la estabilidad y seguridad de la instalación eléctrica.
- Los conductores y dispositivos de protección deberán ser calculados con la carga instalada y no la demandada, esto es requerimiento obligatorio de la NOM001-SEDE-2012.
- Caída de tensión eléctrica máxima del 5% de la tensión nominal. Esta medida se aplica tanto a circuitos derivados como a alimentadores principales, asegurando una distribución eficiente y uniforme de la energía eléctrica en todo el sistema.
Estas consideraciones técnicas no solo cumplen con las normativas establecidas, sino que también se diseñaron para garantizar la seguridad, eficiencia y confiabilidad a lo largo de la vida útil del proyecto.
Antecedentes y fases del proyecto
Antecedentes y fases del proyecto
Se detalló el sistema de alimentación existente, el cual está compuesto por un tablero general que proporciona energía a tres fases, tres hilos, 480V sin neutro, donde optamos por eliminar el neutro para reducir costos, ya que los equipos de la planta no lo requieren. Este tablero permite alimentar el tablero subgeneral y los equipos de HVAC a 480V. Por otro lado, está el tablero subgeneral (este si se consideró con neutro) que alimenta el alumbrado y receptáculos del servicio general a 127V, además de equipos HVAC a 220V.
Finalmente se detallaron los equipos propuestos por el cliente, como son el tablero general de 400A y el transformador de 75kVA.
Todas estas decisiones se basaron en un análisis detallado para optimizar la eficiencia y los costos del sistema eléctrico. Las fases del proyecto, desde el Concept Design (E2) hasta el Developed Design (E3), se describieron detalladamente, destacando la importancia de cada etapa en la transición de ideas conceptuales a soluciones prácticas.
E2: Concept Desing
Su ejecución se alinea estrechamente con los requisitos establecidos en el "Design Brief" o resumen de diseño. En el desarrollo del proyecto de la instalación eléctrica para los equipos HVAC del laboratorio central de la planta cervecera, se definió un nivel de detalle limitado, pero que está estratégicamente enfocado en la toma de decisiones clave como:
- Sembrado de salidas eléctricas y equipos: durante esta etapa, se abordó la disposición y ubicación estratégica de las salidas eléctricas y los equipos asociados. Este proceso implicó decidir dónde colocar los puntos de conexión eléctrica y la distribución de la energía a los distintos componentes del sistema HVAC en el laboratorio central.
- Trayectorias de alimentadores generales: se definieron las rutas que seguirán los conductores eléctricos desde el punto de conexión en la infraestructura existente hasta el cuarto eléctrico. Estas decisiones se tomaron considerando la eficiencia energética, la seguridad y la integración sin inconvenientes con la infraestructura preexistente.
- Estimación de cargas: la estimación de cargas desempeñó un papel clave en el diseño eléctrico. Se evaluaron detalladamente las demandas de energía de los equipos, considerando factores como la potencia nominal, ciclos de operación y condiciones específicas.
- Diagramas unifilares: estos diagramas son esenciales para comprender la configuración eléctrica del sistema. Para visualizar el recorrido de la alimentación eléctrica, se parte del punto de entrada en 480 y se dirige hacia el tablero recién instalado en la misma capacidad. Desde este tablero, se distribuye la energía hacia los equipos de baja tensión (HB) y hacia el transformador. Este transformador, a su vez, suministra energía a otros equipos a 220V, así como a receptáculos y alumbrado.
- Definición del cuarto eléctrico y acomodo de equipo: en esta etapa se propusó inicialmente la ubicación del cuarto en conjunto con el contratista de la obra y el cliente, y aunque se realizó un planteamiento inicial de la disposición de los equipos, cabe destacar que este diseño fue modificado en las fases posteriores del desarrollo, como parte del proceso conceptual.
E3: Developed Desing
E3: Developed Desing
Esta etapa implica el refinamiento y desarrollo más detallado de los conceptos establecidos durante la etapa de Concept Design. Se elaboran planos, se definen materiales, se consideran detalles técnicos y se realizan análisis más profundos. Marca la transición de ideas conceptuales a soluciones más tangibles y prácticas, proporcionando una base sólida para la implementación y ejecución posterior del proyecto.
Enfocando esta etapa al desarrollo de la instalación eléctrica para equipos HVAC de este proyecto, se llevaron a cabo varias tareas:
- Especificación de equipos: se solicitó un tablero de 400Vy 480V definiendo marcas, modelos y características, también se definió un transformador.
- Desarrollo de planos definiendo trayectorias y cableados para alimentadores generales: se desarrollaron planos detallados con la disposición específica de los equipos HVAC, salidas eléctricas, alimentadores generales, y cualquier otro componente eléctrico relevante. Estos planos proporcionan una guía visual clara para la implementación del proyecto.
- Desarrollo de trayectorias y cableados de circuitos derivados: se desarrollaron las trayectorias y cableados para los circuitos derivados, con planos específicos de contactos y fuerza. La implementación de colores en los planos proporcionó claridad y facilitó la comprensión para constructores y contratistas.
- Definición de cargas eléctricas: se realizaron cuadros con la carga final definida para todos los equipos, incorporando cambios y adiciones durante la revisión con el cliente.
- Desarrollo de diagramas unifilares: se detallaron los diagramas unifilares con información como calibres, corrientes, caída de tensión y longitudes. De igual manera se especificaron equipos, dispositivos de protección y alimentadores para una comprensión integral del sistema.
E4: Technical Desing
E4: Technical Desing
La etapa E4. Technical Design se centra en la traducción detallada y específica del diseño desarrollado en la etapa anterior (E3. Developed Design) en especificaciones técnicas concretas.
Durante esta fase, se elaboran planos y documentos técnicos altamente detallados que guiarán la implementación y construcción del proyecto. Se definen con precisión los componentes, materiales y procesos técnicos necesarios, considerando aspectos como la seguridad, la eficiencia y la conformidad con estándares y regulaciones.
Es esencial para proporcionar una guía completa y precisa de la ejecución del proyecto que garantice que la visión del diseño se traduzca de manera efectiva a la realidad.
Enfocando esta etapa al desarrollo de nuestro proyecto:
- Planos de ingenierías: se elaboraron planos detallados de una representación gráfica precisa de la distribución de los componentes eléctricos en el laboratorio central, incluyendo información específica sobre la ubicación de tableros eléctricos, equipos HVAC, salidas eléctricas, y demás elementos relevantes.
- Memorias descriptivas y de cálculo: se desarrollaron memorias técnicas que describieron de manera detallada los aspectos técnicos y conceptuales del diseño. Además, se incluyeron cálculos específicos relacionados con la capacidad de carga, dimensionamiento de conductores, protecciones, y otros elementos.
- Ingeniería básica de detalle: se abordaron aspectos más específicos del diseño, considerando las características particulares de los equipos HVAC y sus requerimientos eléctricos.
El desarrollo del proyecto fue evolucionado significativamente, abarcando aspectos más detallados y proporcionando una guía comprehensiva para la construcción. Se agregaron instrucciones y explicaciones técnicas para la construcción, junto con un cuadro de símbolos y colores para el cableado.
Además, los detalles claros en los contactos para la conexión a tierra ayudan a entender cómo está organizado y conectado el sistema.
Etapa final y conclusiones
Etapa final y conclusiones
La flexibilidad para adaptarse a posibles cambios garantizando siempre la seguridad y eficiencia de la infraestructura eléctrica, la transparencia en la documentación, el cumplimiento de normativas y la trazabilidad de cambios aseguraron la calidad del proyecto en su conjunto y se concluyó con una entrega final satisfactoria al cliente.
Para abordar los riesgos incendiarios, se determinó la necesidad de implementar una infraestructura eléctrica nueva destinada a los equipos del sistema HVAC del laboratorio central.
La propuesta de cuartos técnicos, disposición de equipos y rutas de canalización debe mantenerse conforme a las indicaciones del proyecto original. En caso de ajustes durante el desarrollo de la obra, es crucial garantizar que cumplan con la normativa NOM001-SEDE-2012. Además, cualquier modificación deberá documentarse mediante la presentación de planos As-Built, asegurando la transparencia y trazabilidad de los cambios realizados.
En KINENERGY, nos enfocamos en garantizar proyectos funcionales en el campo de la instalación eléctrica para sistemas HVAC, cumpliendo con las normativas y respaldando la integridad y calidad del proyecto en su conjunto. Si tienes algún proyecto o alguna duda adicional ¡escríbenos aquí!
Fuentes
Thermal Confort (New York, McGraw-Hill, 1973).
