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Energy footprint of water depending on consumption patterns in pressurized water networks | Huella energética del agua en función de los patrones de consumo en redes de distribución Полный текст
2017
Pérez-Sánchez, Modesto | Sánchez-Romero, F.J. | López-Jiménez, P. Amparo
The energy audits are tools which allow to analyse the state of the water distribution network where the energy consumption depends on annual flow pattern (RQ). The present research develops a methodology to compare the energy footprint of water (EWF) through an energy balance with different RQs. The aim is to determine the energy behaviour of a network based on RQ value. The study analyses four networks (two drinking and two irrigation networks), showing a lower total energy consumption (5.22, 3.21, and 4.01%) and a lower friction energy (28.57, 21.42, and 25%) those networks with RQ less variable when these networks are compared with the network with more variability RQ. As novelty, the research defines a non-dimensional EWF parameter, which allows comparing EWF between different networks. This parameter can be introduced as sustainability index in the networks sizing jointed to technical and economic criteria. | Las auditorías energéticas son herramientas que permiten analizar la situación de las redes de distribución, donde el consumo energético depende del patrón de caudal anual (RQ). En este trabajo se desarrolla una metodología para poder comparar la huella energética del agua (HEA) a través de un balance energético con diferente RQs. El objetivo es determinar el comportamiento energético de una red en base a RQ. El estudio analiza cuatro redes (dos de abastecimiento y dos de riego) mostrando que aquellas que presentan un RQ menos variable tienen un menor consumo de energía total (5.22, 3.21, y 4.01%) y de fricción (28.57, 21.42 y 25%) frente a la red con un RQ más variable. Como novedad, el trabajo define el parámetro HEA adimensional, el cual permite comparar la HEA entre diferentes redes, pudiendo ser introducido como índice de sostenibilidad en el dimensionado junto a los criterios técnicos y económicos.
Показать больше [+] Меньше [-]Pressurised water transport and its energy certification. The ENERGOS tool | El transporte de agua a presión y su certificación energética. La herramienta ENERGOS Полный текст
2023
Cabrera, Enrique | Ortiz, Miguel | Gómez, Elena | Maximino, Pascual | del Teso, Roberto | Marco, Carlos
This paper analyses the energy performance of simple pressurised water transport systems, in which a pipe transfers water from the point of origin to the end. The aim of the analysis is to evaluate the energy efficiency of the system and, on this basis, to formulate a proposal for energy certification. To do this, three representative values of the energy intensity indicator Ie, (kWh/m3) are calculated: the ideal energy intensity Iei; the real energy intensity Ier, the quotient between the energy actually consumed (kWh) and the volume transferred (m3) in the same period of time; and, finally, the target energy intensity, Ieo, the unit energy value assuming optimal real operation. The result of the Ier/Ieo quotient summarises the margin for improvement of the system and is therefore used to qualify its energy efficiency. The work concludes with a real example that reproduces the established procedure. | El presente trabajo analiza el comportamiento energético de los sistemas de transporte de agua a presión simples, en los que una tubería trasiega agua desde el punto origen hasta el final. El objetivo del análisis es evaluar la eficiencia energética del sistema y, a partir de ella, formular una propuesta de certificación energética. Para ello, se calculan tres valores representativos del indicador intensidad energética Ie, (kWh/m3): la intensidad energética ideal Iei; la Intensidad energética real Ier, cociente entre la energía realmente consumida (kWh) y el volumen trasegado (m3) en idéntico periodo de tiempo, y, por último, la Intensidad energética objetivo, Ieo, valor de la energía unitaria suponiendo un funcionamiento real óptimo. El resultado del cociente Ier/Ieo sintetiza el margen de mejora del sistema y, por tanto, es el utilizado para calificar su eficiencia energética. El trabajo concluye con un ejemplo real que reproduce el procedimiento establecido.
Показать больше [+] Меньше [-]El rol del nexo agua-energía en la transición a ciudades inteligentes: revisión bibliográfica | The role of water-energy nexus in the transition to smart cities Полный текст
2022
Sorani, Jazmín Marcela del Rosario | Seghezzo, Lucas | Iribarnegaray, Martín Alejandro
La rápida urbanización está ocurriendo simultáneamente con el cambio climático. Ambos desafíos han llevado a académicos, responsables políticos y profesionales a reclamar nuevos paradigmas de planificación y gestión urbana, incluyendo conceptos como el de ciudades inteligentes y nexo agua-energía, que contribuyen a mejorar la seguridad y eficiencia de la gestión de los recursos, logrando una mejora en la eficiencia global del sistema y un avance en cuanto a los ODS. El objetivo principal de este trabajo fue determinar mediante una revisión bibliográfica sistemática el estado actual del conocimiento y el debate académico respecto al nexo agua-energía en la transición a ciudades inteligentes. Los resultados muestran que, si bien son pocos los trabajos que actualmente discuten en forma profunda las interrelaciones entre ambos conceptos y generan propuestas y discusiones respecto a la necesidad de su estudio en conjunto; la evolución del tema en los últimos años ha incrementado tanto en número de trabajos como también en la forma de abordarlos y por lo tanto, es posible que la investigación siga en aumento debido a la necesidad de resolver los problemas urbanos desde un enfoque inteligente e integral, en el cual el nexo juega un papel fundamental. | A rapid urbanization is happening simultaneously with climate change, both unprecedented challenges have led scholars, political actors and professionals to claim for new paradigms of urban planning and management, including concepts such as smart cities and water-energy nexus, which contribute to improve the security and efficiency of the management of resources, achieving an improvement in the overall efficiency of the system and improving the penetration of renewable energies, which enables the achievement of the SDGs. The main objective of this work was to determine through a systematic bibliographic review the current state of knowledge on the water-energy nexus in the transition to smart cities. The results show that, although there are few works that currently discuss in depth the interrelations between both concepts and generate proposals and discussions regarding the need to study them together; the evolution of the topic in recent years has increased both in number of works and in the way they are approached, and therefore, it is possible that research will continue to increase due to the need to solve urban problems from an intelligent and comprehensive approach, in which the nexus plays a fundamental role. | Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES)
Показать больше [+] Меньше [-]Criterio para la optimización energética de redes ramificadas de agua Полный текст
2014
de Nicolás, Víctor Luis(Universidad Politécnica de Madrid Departamento de Hidráulica y Energética) | Laguna-Peñuelas, Francisco(Universidad Politécnica de Madrid Departamento de Hidráulica y Energética) | Vidueira, Pablo(Universidad Politécnica de Madrid Departamento de Hidráulica y Energética)
La dependencia energética de las redes hidráulicas para su explotación hace que, a lo largo de los años, sus costos variables lleguen a ensombrecer los costos de construcción o costos fijos. El objetivo de este artículo es la minimización de los costos de explotación en redes ramificadas simples ya existentes y estudia la aplicación de las técnicas de sectorización, junto con el uso de variadores de velocidad, como medida de eficiencia energética. Se sugiere un criterio para determinar bajo qué circunstancias resulta favorable aplicar la sectorización. Se aplica en un caso de estudio real: una red simple ramificada existente con cuatro zonas hidráulicas usada para regadío en la provincia de Segovia, España, resultando en un ahorro energético de un 7.52%, pudiéndose llegar hasta un 26.31%, ampliando la franja horaria del bombeo inicial. | Hydraulic networks' energy dependence in order for them to be exploited causes that, over the years, its variable costs overshadow the construction costs or fixed costs. The aim of this paper is to minimize the operating cost in existing simple branching networks and it analyses the application of sectoring techniques together with the use of variable speed drives as an energy efficient measure. A criteria to determine if the use of sectoring is favorable, is suggested. It is applied to a real case study: a simple branching network with four hydraulic zones used for irrigation in the province of Segovia, Spain. It resulted in energy savings of 7.54%, which may reach 26.31% if the pumping time of the original case is increased.
Показать больше [+] Меньше [-]Água na agricultura: um bem a preservar, um custo a rentabilizar: auditoria a um sistema de rega. Полный текст
2023
Ferreira, José Nicolau Nobre | Adaixo, Manuel
Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre na área de Engenharia Agronómica, na Escola Superior Agrária de Santarém, Instituto Politécnico de Santarém, 2023 | A produção de alimentos e o uso de água estão intimamente relacionados, sendo este o principal fator que limita a produção agrícola em vastas zonas do globo (FAO, 2012). O setor agrícola é o maior consumidor de água doce, tanto à escala global como nacional (Selborne, 2002), e, segundo o PNA, é responsável por cerca de 75% do consumo deste recurso em Portugal. Atualmente, em relação à temperatura do ar, verifica-se um aquecimento em todas as estações do ano, acompanhado de ondas de calor com maior duração. No tocante à precipitação, constata-se uma diminuição da precipitação anual, acompanhada, por vezes, de fenómenos extremos de precipitação no outono/inverno e de secas com maior duração na primavera/verão. É por isso expectável, pelo IPMA, que no futuro haja um aumento de temperatura e um decréscimo de precipitação. As consequências desta mudança climática estão-se já a verificar, a nível nacional, em que já há escassez de água nos meses de primavera/verão, altura em que ela é mais necessária para a agricultura (Pires, 2022). Face a este cenário, entende-se que se torna necessário rentabilizar a aplicação da água na agricultura, colocando-se o enfoque na melhoria de oportunidade de rega e da eficiência de aplicação. Há uma necessidade crescente de redução de perdas de água, por forma a se protegerem os recursos hídricos naturais e, consequentemente, o meio ambiente (DGDR, 2014). O objetivo deste trabalho consiste em elaborar um roteiro de auditoria à eficiência de um sistema de rega por aspersão, através de rampa polar. Para analisar a sua funcionalidade, fez-se em paralelo uma avaliação a um sistema de rega com rampa polar e comparou-se os resultados obtidos com a respetiva carta de rega. Apesar de só se conseguir ter acesso a um número reduzido de dados, estes foram suficientes para chegar a conclusões sobre a eficiência da aplicação da água nas regas efetuadas. Não se conseguiu quantificar os custos de aplicação de água em excesso nas regas, essencialmente custos energéticos, nem a dimensão da pegada ecológica da cultura, também por falta de dados para o efeito, embora se constatasse que houve rega excessiva. | Food production and water use are closely related, which makes water use the main factor limiting agricultural production in vast areas of the globe (FAO, 2012). The agricultural sector is the largest consumer of freshwater, both globally and nationally (Selborne, 2002), and, according to the PNA, is responsible for around 75% of the consumption of this resource in Portugal. Currently, we are seeing an increase in the air temperature in all seasons of the year, accompanied by longer lasting heat waves. With regard to precipitation, there is a decrease in annual precipitation, sometimes accompanied by extreme precipitation phenomena in the autumn/winter and longer lasting droughts in the spring/summer. It is therefore expected, by the IPMA, that in the future there will be an increase in temperature and a decrease in precipitation. The consequences of this climate change are already being seen at a national level, where there is already a shortage of water in the spring/summer months, when it is most needed for agriculture (Pires, 2022). Considering this scenario, it is understood that it is necessary to optimize the application of water in agriculture, focusing on improving irrigation opportunities and application efficiency. There is a growing need to reduce water losses in order to protect natural water resources and, consequently, the environment (DGDR, 2014). The objective of this paper is to create an audit script for the efficiency of an irrigation system, using a pivot. To analyze its functionality, an evaluation of a pivot irrigation system was carried out in parallel and the results obtained were compared with the respective irrigation chart. Despite only being able to access a small data pool, these results were sufficient to reach conclusions about the efficiency of water application in the irrigation that were carried out. Due to the lack of data, it was not possible to quantify the costs of applying excess water in irrigation, essentially energy costs, nor the size of the ecological footprint of the crop, although it was found that there was excessive watering. | N/A
Показать больше [+] Меньше [-]Definição de linha base otimizada aplicada a diagnósticos hidroenergéticos de sistemas de bombeamento de água com velocidade rotacional constante Полный текст
2021
Ribeiro, Ana Carolina Victória da Costa | Prá, Mauricio Dai
Com a evolução, a sociedade transformou a energia elétrica em um recurso vital, tornando o setor energético em um fator importante de crescimento e um elemento fundamental para o desenvolvimento sustentável. No saneamento, estações de bombeamento são amplamente utilizadas em sistemas de abastecimento de água e a alimentação das suas bombas e motores representa cerca de 90% da energia consumida por este setor no Brasil. Estudos que visem nortear a adequação destes sistemas às condições e rotinas operacionais que conduzam a uma maior eficiência energética devem ser encarados com prioridade. Neste contexto, construiu-se uma metodologia para análise geral da eficiência e definição de uma Linha Base Otimizada para utilização em diagnósticos hidroenergéticos de bombeamentos com velocidade rotacional constante, baseada na aplicação dos conceitos de energia mínima e operação em máximo rendimento. Nesta pesquisa, foi desenvolvido modelo de simulação para representar o custo global associado às 255 soluções compostas pelas combinações das variáveis de decisão adotadas: número de bombas operativas associadas; volume útil do reservatório superior; e, coeficiente α (alfa), que determina o espaço de busca das vazões de bombeamento candidatas. Para a otimização das variáveis, adotou-se como função objetivo o custo global (operação e implantação) e, para minimizá-lo, empregou-se um algoritmo mono objetivo de busca exaustiva. Aplicou-se a metodologia a dois estudos de caso, cujas características e informações de input no modelo foram obtidas a partir de medições e monitoramento em sistemas reais, denominados Norte e Nordeste. A partir dos resultados, foi possível conhecer o perfil energético dos sistemas, além de indicar a solução ótima e, consequentemente, as condições operacionais, que resultaram em uma redução no consumo de energia de 31,9% e 62,9% e economia de custo de 32,3% e 72,8%, para os sistemas Norte e Nordeste, respectivamente. A metodologia e o algoritmo desenvolvidos se mostraram úteis para identificar as intervenções necessárias em favor da eficiência energética, permitindo avaliar o benefício da otimização dos sistemas em relação à operação corrente através da análise de indicadores. | Over the course of its evolution, society has transformed electricity into a vital resource, making the energy sector an important factor for economic growth and a fundamental element for sustainable development. In sanitation, pumping stations are a widely used in water supply systems and the power to their pumps and motors represents around 90% of the energy consumed by this sector in Brazil. Studies that aim to guide the adequacy of these systems to operating conditions and routines that lead to greater energy efficiency must be considered as a priority. In this context, a methodology was built for the general analysis of efficiency and definition of an Optimized Baseline for use in hydro-energy diagnostics of pumping systems with constant rotational speed, based on the application of the minimum energy concepts and operation at maximum efficiency. In this research, a simulation model was developed to represent the global cost associated with the 255 solutions composed by the adopted decision variables combinations: number of operating pumps; useful volume of the upper reservoir; and, coefficient α (alpha), which determines the search space of the candidate pumping flows. For the variables’ optimization, the global cost (operation and implementation) was adopted as the objective function and, to minimize it, an exhaustive search algorithm was used. The methodology was applied to two case studies, whose characteristics and model input information were obtained from real systems measurements and monitoring, called North and Northeast. From the results, it was possible to know the systems energy profile, in addition to indicating the optimal solution and, consequently, the operating conditions, that resulted in energy reduction of 31.9% and 62.9% and cost savings of 32.3% and 72.8% for the North and Northeast systems, respectively. The developed methodology and algorithm proved to be useful to identify the necessary interventions in favor of energy efficiency, allowing to evaluate the benefit of the systems optimization in relation to the current operation through the indicator analysis.
Показать больше [+] Меньше [-]Seguridad en el suministro del agua y energía limpia: una propuesta de proyecto para los regantes del río Torrox Полный текст
2017
Perea-Moreno, Alberto J. | Hernández-Escobedo, Quetzalcóatl | Aguilera-Ureña, Ma. Jesús
Resumen: El agua y la energía están íntimamente relacionadas y son de vital importancia para el desarrollo económico y social de una región, pues en la generación de electricidad se requiere agua, y en el tratamiento y transporte del agua es necesaria la electricidad. Se prevé que la demanda aumente de forma considerable, esperándose un incremento del 35% de la demanda de energía y 65% de la de agua para el año 2035. Por ello, se considera necesario estudiar la relación que existe entre ambas. Por otro lado, el consumo energético del sector agricultura y pesca en España se debe primordialmente a la maquinaria agrícola y a los sistemas de riego. Aunque representa el 3.5% de los consumos energéticos finales, presenta tendencia al crecimien to debido en gran medida a la evolución del regadío frente al secano y a la modernización de los sistemas de riego, que requieren mayor consumo de energía que los tradicionales. Este estudio aplica los conceptos de la conservación del agua, ahorro de energía y generación de electricidad con energía hidráulica. El análisis se ha aplicado al estudio del caso de la Comunidad de Regantes Río de Torrox (Torrox), representante de las comunidades de riego a gran escala en Málaga, España, y en similares áreas semiáridas con pronunciada orografía. | Abstract: Water and energy are closely linked and of vital importance for economic and social development in a region, since electricity generation requires water, and water treatment and transportation require electricity. Future predictions show that the situation may worsen with a 35% increase in energy demand and 85% increase in water demand by 2035, hence the importance of studying the relationship between water and energy. On the other hand, the energy consumption of the Agriculture and Fisheries sector in Spain is mainly due to farm machinery and irrigation systems. Although representing 3.5% of final energy consumption, it shows a growth tendency, due largely to the development of irrigation versus rain-fed and the modernization of irrigation systems, which require higher energy consumption than the traditional ones. This study applies the concepts of water conservation, energy conservation and generation of electricity with hydropower. The analysis was applied to study the case of the Irrigation Community of the River Torrox, (Torrox), which is representative of the large-scale irrigation communities in Malaga (Spain) and other similar semi-arid areas with steep terrain.
Показать больше [+] Меньше [-]Metodologia para otimização da regra de operação e avaliação do custo do ciclo de vida de sistemas de bombeamento de água Полный текст
2020
Lopes, Raynner Menezes | Marques, Marcelo Giulian | Prá, Mauricio Dai
Os sistemas de bombeamento de água são estruturas importantes para a garantia de fornecimento de água potável às populações. No entanto, o custo do ciclo de vida desses sistemas pode torná-los inviáveis, especialmente devido ao custo de implantação e ao custo de operação, que constituem a maior parcela do custo do ciclo de vida do sistema. A elevação no preço das tarifas de energia elétrica também tem colaborado significativamente para os aumentos nos custos operacionais dos sistemas, fazendo com que diversos estudos de eficiência energética tenham sido e continuem sendo realizados. Nesta pesquisa foi desenvolvido modelo de simulação, para representar o custo do ciclo de vida de um sistema de bombeamento de água com velocidade rotacional constante. Para minimizar o custo do ciclo de vida do sistema, foi definida uma função-objetivo e utilizado o algoritmo mono objetivo, denominado Shuffled Complex Evolution – University of Arizona (SCE-UA) para minimizar esta função. No programa desenvolvido, foram utilizados dois tipos de dados de entrada, o conjunto de combinações de três parâmetros geométricos que caracterizam o sistema, altura geométrica, comprimento e diâmetro interno da tubulação, e curvas adimensionais de consumo de água, obtidas a partir do monitoramento em sistemas de distribuição reais. Com os resultados gerados, foi possível realizar caraterização detalhada da regra de operação do sistema, a partir da qual foi possível determinar os pontos de operação nos quais a bomba trabalha com menor desgaste. Também foi possível avaliar a eficiência energética do sistema por meio de indicadores, determinar a necessidade e o custo de implantação de dispositivo de proteção contra transientes hidráulicos, determinar o custo do ciclo de vida e suas composições, e gerar valores de referência para alguns indicadores que podem ser úteis no dimensionamento e análise de projetos de sistemas de bombeamento de água com velocidade rotacional constante. | Water pumping systems are important for ensuring the supply of drinking water to populations. However, the life cycle cost of these systems can render them unaffordable, especially due to the implementation cost and the operating cost, which make up the largest part of the life cycle cost. The increased price of electricity fares has also contributed substantially to increases in the operating costs, causing an increased interest of researchers in studying energy efficiency. In this study, a simulation model was developed to represent the life cycle cost of a water pumping system with constant rotational speed. A modal optimization model named Shuffled Complex Evolution – University of Arizona (SCE-UA) was used to minimize system life cycle cost function. Two types of input data were used in the software developed: (i) combinations of three geometric parameters that characterize the system, geometric height, length, and internal diameter of the pipeline, and (ii) dimensional water consumption curves, obtained from monitoring real distribution systems. The results obtained provided a detailed characterization of the operating rule of the system, from which it was possible to determine the operation points in which the pump works with less wear. It was also possible to evaluate the energy efficiency of the system by means of indicators, to determine the need and cost of implementing a protection device against water hammer, to determine the life cycle cost and its components, and to generate reference values for indicators that may be useful in the design and analysis of water pumping systems with constant rotational speed.
Показать больше [+] Меньше [-]Review: Hydraulics of water wells—head losses of individual components | Revue: Hydraulique des puits—pertes de charge des différents composants Revisión: Hidráulica de pozos de agua—componentes individuales de las pérdidas de carg 评论:水井的水力学—单个组分的水头损失 Revisão: Hidráulica de poços d’água—perdas de carga de componentes individuais Полный текст
2015
Houben, Georg J.
Knowledge about the hydraulics of water wells is important to optimize their energy efficiency. By minimizing head losses around the well, energy consumption and ageing processes can be limited, thereby prolonging the well’s service life. The contribution of the individual components to total head loss (drawdown) in the well is analyzed in detail. The single most important contributor to drawdown is commonly the aquifer. Its hydraulic conductivity can only be improved slightly through development. The second most important contributor is the formation of a wellbore skin layer. This occurs if no proper well development was performed after drilling; the layer contains remnants of drilling-fluid additives or mobilized fine aquifer particles. The head loss caused by groundwater flow in the gravel pack, through the screen slots and inside the well, was found to be small. Thus, well development is the most important measure to influence well performance and energy efficiency. For longer operation times and pumped volumes, the energy gains outperform the cost for the development.
Показать больше [+] Меньше [-]Estudio para la implementación de la estrategia de control operacional bajo la Norma NTC – ISO 50001 para el mejoramiento de la eficiencia energética en una planta de inyección de agua perteneciente al proceso de recobro secundario en el Magdalena Medio colombiano | Study for the implementation of the operational control strategy under the NTC - ISO 50001 Standard for the improvement of energy efficiency in a water injection plant belonging to the secondary recovery process in the half colombian cupcake Полный текст
2022
Guerrero Torres, Joaquín Enrique | Roa Prada, Sebastián | Roa Prada, Sebastián [295523] | Roa Prada, Sebastián [xXcp5HcAAAAJ] | Roa Prada, Sebastián [0000-0002-1079-9798] | Roa Prada, Sebastián [24333336800] | Roa Prada, Sebastián [Sebastian_Roa-Prada]
En este trabajo se desarrolló una metodología para la implementación de un sistema de control operacional para el mejoramiento del desempeño energético en una Planta de Inyección de Agua (PIA) de un sistema de extracción de hidrocarburos por recobro secundario. La metodología de control operacional propuesta involucró varios componentes que están enmarcadas en el ciclo PHVA de la Norma NTC-ISO 50001:2019 estos componentes son: Planeación del control operacional, en esta fase se realizó el diagnostico, la recolección y el análisis de la información para establecer la estrategia de implementación en la PIA3, el segundo componente fue la implementación de criterios operacionales en los niveles operacionales, tácticos y estratégicos de la organización, el tercer componente es el seguimiento, medición, análisis y evaluación del desempeño energético establecido para el control operacional a través de indicadores, el cuarto componente la comunicación de los resultados de los indicadores del desempeño energéticos, la eficacia del control operacional, las recomendaciones operacionales, de mantenimiento y tecnológicas y por último el componente Toma de Acciones de Mejora, donde se consolidan las distintas acciones correctivas y/o proactivas. Los resultados de la implementación del control operacional en los primeros 5 meses del año 2021 en la Planta de Inyección de Agua PIA3 mostro un cumplimiento de 104,04 % con respecto a la línea meta que corresponde a 934,22 MWh de ahorro energético y una disminución de emisiones de 356 Ton de CO2. La tendencia de la PIA es al ahorro debido a las buenas prácticas implementadas y se recomienda mantener para continuar con un desempeño favorable. | INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 18 PROCESO DE INYECCIÓN DE AGUA PIA3 ........................................................ 18 Sistema de tratamiento agua de producción ................................................... 19 Sistema de tratamiento de agua de captación ................................................. 23 Sistema de inyección de agua ......................................................................... 25 Sistema de drenajes ........................................................................................ 28 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................... 28 JUSTIFICACIÓN .................................................................................................... 30 PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ........................................................................ 31 HIPÓTESIS DE INVESTIGACIÓN ......................................................................... 31 OBJETIVOS ........................................................................................................... 31 Objetivo General .............................................................................................. 31 Objetivos Específicos ...................................................................................... 32 ALCANCE .............................................................................................................. 32 LIMITACIONES ...................................................................................................... 33 1. ESTADO DEL ARTE ....................................................................................... 35 2. MARCO TEORICO .......................................................................................... 40 2.1 METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACION Y AJUSTE DE LÍNEA BASE ENERGÉTICA ................................................................................................. 40 2.1.1 Nociones conceptuales ...................................................................... 40 2.1.2 Pasos para la construcción de una Línea base. ................................. 42 2.1.3 Pasos para la construcción de la línea meta de consumo de energía. .. ........................................................................................................... 50 2.1.4 Pasos para la construcción de la línea base de índice de consumo. . 50 2.1.5 Potenciales de ahorro por gestión ...................................................... 52 2.2 METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE LOS INDICADORES DE DESEMPEÑO ENERGÉTICO – IDEN ................................................................... 53 2.2.1 Definición de Indicador de desempeño energético - IDEn. ................ 53 2.2.2 Selección de Indicadores de desempeño energético - IDEns. ........... 53 2.2.3 Cálculo de Indicadores de Desempeño Energético Operacionales. .. 54 2.2.4 Cálculo de Indicadores de desempeño energético productivos. ........ 58 5 2.2.5 Seguimiento a indicadores - revisión y evaluación de los resultados de los indicadores. .................................................................................. 62 2.2.6 Acciones para la mejora (correctivas). ............................................... 62 3. MARCO LEGAL Y NORMATIVO ..................................................................... 64 4. DISEÑO METODOLOGICO DEL CONTROL OPERACIONAL ....................... 66 4.1 SEGUIMIENTO, MEDICIÓN, ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO ................................................................................................. 67 4.2 IMPLEMENTACIÓN DE CRITERIOS OPERACIONALES .............................. 68 4.3 COMUNICACIÓN DE RESULTADOS ............................................................. 69 4.4 TOMA DE ACCIONES .................................................................................... 69 4.5 REPORTES DE DESEMPEÑO ENERGÉTICO .............................................. 70 4.6 PROCESO DE GESTIÓN DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO ....................... 70 4.6.1 Gestión a Nivel Operativo .................................................................. 71 4.6.2 Gestión a Nivel Táctico ...................................................................... 73 4.6.3 Gestión a Nivel Estratégico ................................................................ 75 5. DIAGNÓSTICO DE PROCESO, RECOLECCIÓN Y ANÁLISIS DE INFORMACIÓN ............................................................................................... 76 5.1 REPORTE DIAGNÓSTICO DE LA MEDICIÓN ............................................... 76 5.1.1 Metodología para el diagnóstico de la medición ................................ 76 5.2 DIAGNÓSTICO DE LA MEDICIÓN EN LA PIA3 ............................................. 79 5.3 OPORTUNIDADES DE MEJORA EN EL SISTEMA DE MEDICIÓN ............... 81 6. PLANIFICACIÓN ENERGETICA ..................................................................... 82 6.1 LINEA BASE ENERGETICA PIA3 ................................................................... 82 6.1.1 Definición del periodo base. ............................................................... 83 6.1.2 Definición de la muestra de datos mínima ......................................... 83 6.1.3 Identificación y clasificación de variables de proceso ........................ 84 6.1.4 Toma de datos ................................................................................... 85 6.1.5 Filtrado de datos................................................................................. 85 6.1.6 Establecer el modelo lineal de línea base. ......................................... 86 6.1.7 Determinar atributos estadísticos del modelo matemático ................. 87 6.2 CÁLCULO DE LA LÍNEA META ...................................................................... 89 6.2.1 Selección de datos para la elaboración de la línea meta ................... 89 6.2.2 Establecer el modelo lineal de línea meta .......................................... 89 6.2.3 Determinar atributos estadísticos del modelo - Línea Meta ............... 90 6.3 CÁLCULO DE LA LÍNEA BASE DE ÍNDICE DE CONSUMO .......................... 91 6.3.1 Selección de datos para la elaboración de la línea base de índice de consumo ............................................................................................. 92 6.3.2 Establecer el modelo de la línea base de índice de consumo ............ 92 6.4 POTENCIALES DE AHORRO POR GESTIÓN DE LA OPERACIÓN Y EL MANTENIMIENTO ................................................................................................. 93 6.5 POTENCIALES DE AHORRO POR GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN .......... 94 6.6 ANÁLISIS DE LAS LÍNEAS BASE, LÍNEA META E INDICE DE CONSUMO . 95 6.6.1 Energético primario: Energía Eléctrica - Proceso ............................... 95 6.6.2 Análisis de la línea base ..................................................................... 95 6.6.3 Análisis de la línea meta .................................................................... 97 6.6.4 Potenciales de ahorro identificados por gestión operacional ............. 98 7. IDENTIFICACIÓN DE LAS VARIABLES DE CONTROL OPERACIONAL ...... 99 7.1 IDENTIFICACIÓN DE LAS VARIABLES DE CONTROL DE PROCESO ........ 99 7.2 APLICACIÓN DEL MÉTODO P – VALUE PARA LA DETERMINACIÓN DE VARIABLES SIGNIFICATIVAS ..................................................................... 100 7.3 CLASIFICACIÓN VARIABLES SIGNIFICATIVAS IDENTIFICADAS ............. 103 7.4 ESTABLECIMIENTO DE LOS PARÁMETROS DE CONTROL OPERACIONAL ...................................................................................................................... 105 8. IMPLEMENTACION CONTROL OPERACIONAL EN EL PROCESO DE INYECCIÓN DE AGUA - PIA 3 ...................................................................... 108 8.1 GENERALIDADES ........................................................................................ 108 8.2 DESEMPEÑO ENERGÉTICO GENERAL MENSUAL ................................... 109 8.3 DESEMPEÑO ENERGÉTICO – ENERGÍA ELÉCTRICA .............................. 111 8.4 HALLAZGOS VARIABLES OPERACIONALES ............................................. 111 8.5 RESULTADOS DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL CONTROL OPERACIONAL ... ...................................................................................................................... 122 CONCLUSIONES ................................................................................................ 124 RECOMENDACIONES Y TRABAJO FUTURO ................................................... 125 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 128 ANEXOS .............................................................................................................. 130 | Maestría | In this work, a methodology was developed for the implementation of an operational control system to improve energy performance in a Water Injection Plant (WIP) of a hydrocarbon extraction system by secondary recovery. The proposed operational control methodology involved several components that are framed in the PDCA cycle of the NTC-ISO 50001: 2019 Standard, these components are: Operational control planning, in this phase the diagnosis, collection and analysis of information was carried out to establish the implementation strategy in the PIA3, the second component was the implementation of operational criteria at the operational, tactical and strategic levels of the organization, the third component is the monitoring, measurement, analysis and evaluation of the energy performance established for the control operational through indicators, the fourth component the communication of the results of the Energy Performance Indicators (EnPI), the effectiveness of operational control, operational, maintenance and technological recommendations and finally the component Taking Improvement Actions, where the different corrective and/or proactive actions are consolidated. The results of the implementation of the operational control in the first 5 months of the year 2021 in the PIA3 Water Injection Plant showed a compliance of 104.04% with respect to the goal line that corresponds to 934.22 MWh of energy savings and a reduction in emissions of 356 tons of CO2. The trend of the PIA is towards savings due to the good practices implemented and it is recommended to maintain it in order to continue with a favorable performance.
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