141

Sumariooctubre-diciembre-2011

Boletn IIE

Sumario

142 Editorial

143 Divulgacin Consumodeenergaporpotenciaenesperaencasasyoficinas Itha Snchez Ramos y Hugo Prez Rebolledo Se realiza una clasificacin de los principales equipos elctricos o electrnicos que presentan algn consumopor

potenciaenesperaenhogaresyoficinasenMxico.

150 Tendencia tecnolgica Avancestecnolgicosenlosedificiosdeenergacero Guillermo Gonzlez Milla, Hugo Prez Rebolledo e Higinio Acoltzi Acoltzi Semuestranlosavancesalafechaylaprospectivaparaeldiseoyconstruccindeedificiosdeenergacero,ascomo

laproblemticaparasuimplementacin. 157 Artculo tcnico ISO 50001, Gestin de Energa Higinio Acoltzi Acoltzi y Hugo Prez Rebolledo SepresentaunadescripcingeneraldelaNormaISO-50001,susdiferenciasycoincidenciasconlosprogramasde

eficienciaenergticaenMxico,ascomolastareasarealizarparaunaadopcinefectivadedichanorma.

162 Comunidad IIE IIECampusMonterrey,creciendoparalaindustriaelctrica RecibeIIEdistincincomoEmpresaFamiliarmenteComprometida AplicacindeanlisisRCMencentraleshidroelctricas ClausuradelasegundageneracindelaMaestraenMetrologa ParticipaIIEenacuerdointernacional LaComisinNacionaldeHidrocarburosdevisitaenelIIE NuevoscompromisosdelIIEeneltemadelaenerganuclear IIEeICAfirmanconveniodecolaboracin

166 Breves tcnicas Uso directo de la energa geotrmica en acondicionamiento de espacios: Bombas de Calor Geotrmicas.

Rosa Mara Barragn Reyes, Vctor Manuel Arellano Gmez y Alfonso Garca Gutirrez Ahorroyusoeficientedelaenerga:AlternativasparalareduccindelconsumoresidencialentarifasDAC.

Hugo Prez Rebolledo

172 Artculo de investigacin Curvas de demanda de energa elctrica en el sector domstico de dos regiones de Mxico Martn Roberto Maqueda Zamora y Luis Agustn Snchez Viveros Sepresentan losperfilesdel comportamientode lademandade energa elctricade las reas central ypeninsular,

obtenidos a partir de la informacin de consumos del CENACE.Artculo presentado en laSmart Metering West Coast,Seattle,Washington,EstadosUnidos,agosto18y19de2008.

181 Resea Anual

142

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Editorial

Editorial

La tendenciaactual anivelmundialsobre las mejoras tecnolgicas yacciones de ahorro de energa yeficienciaenergtica tienecomoobjetivos

el contarconequiposeficientesy reducir

el consumo por el uso de energa de

fuentesnorenovables.Adicionalmentese

cumpleelobjetivoprimordialdereducirel

efecto en el cambio climtico por el uso

deenerga.Esporelloqueenestaedicin

presentamos la participacin en dicha

tendencia, desde el punto de vista de la

Gestindelusoeficientedelaenergaelctrica.

Uno de los modos en el uso de energa

elctrica es tener los equipos consumi-

dores conectados a la red, esperando a

serutilizados; sinembargo,estosequipos

consumen energa elctrica durante el

tiempo de espera. Por ello, en el artculo

de divulgacin se presenta un estudiode la situacin nacional sobre los princi-

palesequiposelctricosoelectrnicosque

consumenpotencia en espera enhogares

y oficinas, se establecen las tecnologas

asociadas,lasventasanuales,elporcentaje

decrecimiento,lashorasdeusoestimadas

porel fabricante,obteniendoelconsumo

estimadoporpotenciaenespera.

En la seccinde tendencia tecnolgica se muestran los avances a la fecha y la

prospectivaparaeldiseoyconstruccin

de edificios de energa cero, as como la

problemtica para su implementacin,

como la falta de informacin o capaci-

tacin tcnica a arquitectos e ingenieros

para disear edificios de alta eficiencia

energtica.

En el artculo tcnico se presenta unarevisindelanormaISO50001,ascomo

lospuntosimportantesparasuaplicacin,

los beneficios y las acciones que el IIE

realizadentrodel contextode laGestin

delaEnerga.

Comunidad IIE nos presenta los prin-cipales logros alcanzados en los ltimos

meses de 2011, como los avances en la

construccin del IIE Campus Monte-

rrey, lavisitade laComisinNacionalde

Hidrocarburos, la firma del convenio de

colaboracin entre el IIE e ICA, entre

otrossucesosdegranimportancia.

Las breves tcnicas dan a conoceralgunos estudios que se han desarrollado

enelInstituto,enstossepresentanalter-

nativas para la reduccin del consumo

residencial, as como el uso directo de la

geotermia para el acondicionamiento de

espacios.

Por ltimo, en el artculo de investi-gacin se realiza la comparacin delas diferentes formas de consumo de

la energa elctrica en dos regiones del

pas. Asimismo, se presenta el nivel de

consumoylaparticipacinquetienenlos

diferentes sectores en el sistemaelctrico

deMxico.

De esta forma, el Instituto de Investiga-

cionesElctricas, a travs de laGerencia

de Uso de Energa Elctrica realiza

investigacin aplicada, desarrollos tecno-

lgicos y servicios especializados para

incrementar la confiabilidad y eficiencia

enelusodelaelectricidad,estoes,enlos

sistemas elctricos industriales, comer-

cialesyresidenciales.

143

DivulgacinConsumo de energa por potencia

en espera en casas y oficinas

Consumo de energa por potencia en

espera

Consumo de energa por potencia en espera en casas y oficinas

Itha Snchez Ramos y Hugo Prez Rebolledo

Introduccin

Hoyen da existe una preocupa-cinanivelinternacionalacercade los impactos ambientales yenergticosquesederivandelincremento

en el consumo de energa elctrica utili-

zadaenelsectorresidencialydeoficinas.

Esteconsumoesresultadodelincremento

delniveldeequipamientoyconfortquese

est presentando en los ltimos aos en

estos sectores yque seguir creciendoen

funcindelavancetecnolgicoesperado.

Lamayorpartedelequipamiento instalado

en los sectores residencial y de oficinas se

compone de equipos elctricos y electr-

nicos que se conectan a la red elctrica y

jams se vuelven a desconectar, como es

el caso de los televisores o las fotocopia-

doras. Estos equipos demandan energa

cuando estn desarrollando su funcin

principal,perotambindemandanunnivel

ms bajo de energa cuando estn encen-

didosenmododeesperaoapagados,esta

ltimacondicinseconocecomopotencia

en espera y se define como la potencia

demandada por unidad de tiempo de un

equipo elctrico conectado mientras ste

se encuentra apagado o no desarrollando

sufuncinprincipal(figura1).Porejemplo,

una fotocopiadora que no est sacando

copias est consumiendo una cantidad de

energa y cuando saca una copia consume

diezvecesmsesacantidad,peroespreci-

samente esa energa la que el usuario est

dispuesto a pagar por sacar la copia y no

la que est pagando por las 24 horas que

permaneceencendidoelequipo.

Enlabibliografaseencuentraelconsumo

de energa por potencia en espera como:

energa de reposo,modo inactivo, energa

dedesperdicio(standby power,sleep modeystandby losses, por sus denominaciones eningls),entreotrostrminos.

Los parmetros ms importantes que

influyen en el consumo de energa estn

en funcin del tiempo que se encuentra

encendidoydeltiempoqueestapagado.

Estarelacinestdadapor:

CE[kWh/ao] = (PO * horas operacin/ao)+ (PI * horas inactividad/ao)+ (PS * horas apagado/ao)

Donde:

CE=energatotalPO=potenciademandadaensuactividadprincipal(kW)

PI = potencia demandada cuando elequipo se encuentra encendido, pero en

espera de realizar su actividad principal

(kW)

PS = potencia demandada por potenciade espera cuando el equipo se encuentra

apagadoperoconectado(kW)

Donde: horas/ao = 8,760 = horas operacin/ao + horas inactividad/ao + horas apagado/ao

Los primeros estudios para reducir el consumo por potencia en espera se dieron en Estados Unidos (1993), Canad (1997) y Australia (2000). stos establecieron, en primera instancia, la magnitud del consumo por potencia en espera y, con base en los resultados, se establecieron programas o polticas para lograr la reduccin de este consumo.

144

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Divulgacin

Figura 1.Modosdepotenciademandadaenequiposelctricos.

Los primeros estudios para reducir el

consumo por potencia en espera se

dieronenEstadosUnidos(1993),Canad

(1997) y Australia (2000). stos estable-

cieron, en primera instancia, lamagnitud

del consumo por potencia en espera (se

sabe que aproximadamente el 10% del

consumo del sector residencial es por

potencia en espera, sin embargo, medi-

ciones no representativas realizadas por

el IIE, demostraron que esta cifra puede

elevarsehastael30%enaquelloshogares

con demasiado equipamiento) y, con

base en estos resultados, se establecieron

programasopolticasparalograrlareduc-

cindelconsumoporpotenciaenespera.

Las acciones, estrategias y polticas ms

recurrenteshansido:

a) Aplicacin de encuestas y medicin de consumo por potencia en espera de equipos, tanto en casa habitacin(instalados)comoentiendas(nuevos),

(Australia, Estados Unidos, Canad y

China).

b) La reglamentacin de valores lmite de consumo por potencia en espera, tanto voluntarios como obli-gatoriospara equipos: (Australia2008

y2012paraequiposdeaudioyvideo;

Estados Unidos en 1997 recomen-

dacin a 1 W, en 2001 se emite una

orden ejecutiva a 1 W para agencias

delgobierno;Canaden2008y2010;

Ecodesignquepidepara2013reducira0.5W la potencia en espera, en 2004

para agencias estatales en China y en

2012menosde1W).

c) El etiquetado de valores de consumo de potencia en espera para que el usuario tome este instrumento como un factor dedecisin de compra del equipo,puede ser tanto voluntario como

obligatorio, as como parte de un

programa establecido de eficiencia

energtica (en Estados Unidos es

Energy Star; la componente austra-liana de Energy Star antes de 2012 y

Energuide en Canad para lavavajillasy en Corea el etiquetado es llamado

e-standbypara21equipos.d) Los acuerdos con fabricantes para

mejorar la potencia en espera (Unin

Europea 1997, Cdigos de conducta

en1999,Top runnerenJapnen1999).e) Los acuerdos internacionales para

reducir la potencia en espera a 1 W,

(IEApara2010).

f) Especificaciones y mtodos deprueba. El Programa Federal deAdministracin de Energa de

Estados Unidos desarrolla especifi-

caciones apegadas aEnergy Star y en2006 sepublic elmtododeprueba

71FR71340. Asimismo, la Comi-

sin Electrotcnica Internacional ha

propuesto un mtodo de prueba, el

IEC62301.

g) Campaasdedifusinparareducirel consumo por potencia en espera a travs de la desconexin.

Referente a los valores propuestos se

han manejado de manera individual por

equipo (televisores), y de manera global

por tipo de equipo (equipos de audio y

video).Tambinexistenreglamentaciones

porsistemas(sistemadetelevisindigital)

yrecomendacionesdeunvalornicopara

todoslosequipos(IEAa1W).

Con respecto a las polticas de reduccin

depotenciaenespera,lasestrategiasquese

estn aplicando actualmente a nivel inter-

nacionalsondirigidasprincipalmentea los

equiposdeaudioyvideo(TV,VCR,DVD,

estreos, decodificadores de televisin,

etc.), equipos de oficina (computadoras,

laptops, monitores, impresoras, fotocopia-doras, escneres, multifuncionales, etc.) y

equipos electrodomsticos (microondas,

lavadoras,lavavajillas,etc.).Deigualforma,

145

DivulgacinConsumo de energa por potencia

en espera en casas y oficinas

algunospaseshanincluidoensusestrate-

giasequiposdeinjerencialocal(calentador

elctrico, arroceras elctricas, calentadores

elctricosdeasientosdebao).

Los valores lmite de consumo por

potencia en espera que se hanmanejado

han sido de 5 a 10W para las primeras

recomendaciones en 1999 (Corea), para

lasdeEnergy Staren2002,oscilabanentre2 y 4 W, pero hoy en da estos valores

lmite recomendados oscilan entre 1 y

3W.Tambinestlainiciativade1Wque

varios pases estn adoptando, la regla-

mentacinpara 2008de 0.5W enCorea

y, actualmente, Japn est lanzando su

iniciativa de 0 W para equipos que no

utilicencontrolremoto.

Estos valores ya aplicados almercado se

pueden observar, por ejemplo, en Japn,

ya que los sistemas de audio tenan un

consumodepotenciaenesperade6.8W

en 1999, para el ao 2000 se redujo a

4.8W, yparael2006elconsumorepor-

tado con el programaTop runner, consi-derabaunpromediode0.56W.

Tecnolgicamente, los equipos elec-

trnicos que presentan potencia en

espera contienen una fuente de alimen-

tacin, bateras, capacitores, memorias,

circuitoselectrnicosdecontrol,oscila-

dores, sensores y pantallas digitales que

consumen esta potencia para mantener

los nivelesmnimos de funcionamiento.

Por ello, a nivel internacional se estn

haciendo esfuerzos para mejorar la

tecnologa y reducir el consumo por

potencia en espera (apagado inteli-

gente, control digital de encendido y

apagado, rediseo de chips, reduccin

de tamao y tecnologa off-line consemiconductores).

Un cambio tecnolgico sucedi en las

pantallas de video que utilizaban televi-

sores y computadoras de tubo de rayos

catdicos (CTR) a pantallas de cristal

lquido (LCD), donde se han logrado

obtener pantallas de 0 W por consumo

de potencia en espera con tecnologas

ambientales, como los capacitores que

utilizanenergasolar.

Situacin nacional

Para establecer la situacin actual en

Mxico de los equipos que consumen

energa por potencia en espera se utiliz

informacin proporcionada por la

ANFAD (Asociacin Nacional de Fabri-

cantes deAparatosDomsticos,A.C.), la

CANIETI(CmaraNacionaldelaIndus-

tria Electrnica, Telecomunicaciones

e Informtica), la PROFECO (Procu-

radura Federal del Consumidor), y el

INEGI(InstitutoNacionaldeEstadstica

GeografaeInformtica).

De acuerdo con la informacin recopilada

serealizunaclasificacindelosprincipales

equipos elctricos o electrnicos de uso

final utilizados en hogares mexicanos que

presentan algn consumo por potencia en

espera, stos se clasificaron en: a) equipos

de entretenimiento (televisores, decodifica-

dores, reproductorde imagen, reproductor

desonido,home theater,consolasdevideo-juego); b) equipos de cmputo (laptops,computadoras:CPUymonitor),yc)misce-

lneos(videocmaras,cmarasfotogrficas,

despertador,telfonos,microondas).

Adems, aparte se clasificaron los equipos

de oficina, ya que prcticamente todos

presentanconsumoporpotenciaenespera

debido al altoporcentajede componentes

electrnicosque los integran(UPS, impre-

soras, fotocopiadoras, multifuncionales,

fax,escneres).

Paracadaunodeestosequiposseestable-

cieronlastecnologasasociadas,lasventas

146

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Divulgacin

anuales,elporcentajedecrecimiento, lashorasdeusoestimadasporel fabricantey,en

algunoscasos,elconsumoestimadoporelfabricanteporpotenciaenespera, todoello

dentrodelmbitonacional.

Mediciones de potencia en espera

Se midieron 70 equipos nuevos de reciente ingreso al mercado nacional mexicano,

apegndose a la norma NMX-J-551-ANCE-2005 Aparatos electrodomsticos y

similares. Desempeo, Mtodo de medicin de la potencia de espera, en 4 tiendas

departamentales.

Figura 2.Promediodevaloresdepotenciaenespera.

Figura 3.Estimacindeahorro(televisores).

Los equipos monitoreados fueron televi-

sores (CRT, plasma y LCD), decodifica-

dores, reproductores de DVD, reproduc-

tores de sonido, home theaters, consolasde videojuego, computadoras (CPU y

monitor), laptops, videocmaras, cmarasfotogrficas,despertador,telfonos,micro-

ondas, UPS, impresoras, fotocopiadoras,

multifuncionales,faxyescneres.

Comoresultadodelasmedicionesydela

informacinproporcionadapor los fabri-

cantes, se puede observar en la figura 2

que los decodificadores son los equipos

que presentan la potencia en esperams

alta (16.7W en promedio), le siguen los

UPS (11.7W en promedio) y despus la

computadora,queeselconjuntodeCPU

ymonitor(4.3Wms2W,esdecir,6.3W

enpromedio).

Proyeccin de consumos y ahorros por reduccin de potencia en espera

Con la informacindeventas yde creci-

mientodemercadoyconlosresultadosde

lasmediciones de consumopor potencia

enesperadelosequipos,sedesarrollaron

proyecciones nacionales del consumo

de energa por potencia en espera y en

funcionamiento, por lo que se estable-

cieronpotencialesdeahorroparalostele-

visores, decodificadores y computadoras,

que son los principales consumidores de

energaporpotenciaenespera.

Televisores

Existen dos tecnologas bien definidas

para los televisores comercializados en

Mxico: pantallas de tubo de rayos cat-

dicos (CRT) y de cristal lquido (LCD).

147

DivulgacinConsumo de energa por potencia

en espera en casas y oficinas

La cantidad de televisores que entran al

mercadonacionalsoncercade4millones.

Elpromediodeconsumoporpotenciaen

esperadelostelevisoresnuevosenMxico

esde0.855W(estoesmenosde1W,que

esloqueseestexigiendocomomnimoa

nivelinternacional).Noobstante,seestim

un potencial de ahorro de 187GWh a 5

aos, asumiendo que se puede reducir el

consumopor potencia en espera a 0.5W

enequiposnuevos(yaexistenanivelinter-

nacional)(figura3).

Decodificadores

Latendenciadecrecimientodeesteequipo

es acelerada (12.5%) y su potencia en

esperaes lamsaltade todos losequipos

medidos, por lo que el consumo nacional

por potencia en espera de los decodifica-

dores se va incrementado. Se estim un

potencial de ahorro, asumiendo que se

puede reducir el consumo por potencia

enesperade16.7a5.7Wde885GWha

5 aos en equipos nuevos (ya existen a

nivel internacional), (http://www.ricability-

digitaltv.org.uk/pages/products/stbs/stb_

search_results.asp)(figura4).

Computadoras

Se observa en el anlisis de las proyec-

ciones de consumo y demanda que las

computadoras tienen una tendencia

de crecimiento importante (9.72%). Se

estimunpotencialdeahorroreduciendo

de 6.3 W a 1 W la potencia en espera

(figura5).

Estrategias recomendadas

La transformacin del mercado en

el rea de equipos electrnicos es

Figura 5.Estimacindeahorro(computadoras).

Figura 4.Estimacindeahorro(decodificadores).

evidente,yaquelasnuevastecnologassustituyenenelcortoplazoalastecnologas

yaestablecidas,comoejemplotenemoslosformatosdegrabacindeaudioyvideo

que constantemente estn renovndose, por lo que es difcil determinar un esce-

nariodeestrategiasdereduccindeconsumoporpotenciaenesperaporsustitucin

detecnologa.

La reduccindel consumoporpotencia en espera sepuedehacer a travsdel cambio

tecnolgicoycambiosdehbitodeuso,porloquelasestrategiasplanteadasestnorien-

tadasenambossentidos.

148

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Divulgacin

No obstante, es importante mencionar

que el principal consumo elctrico por

potencia en espera se debe a los equipos

que actualmente estn conectados al

Sistema Elctrico Nacional y que dif-

cilmente se les puede incorporar algn

cambiotecnolgico.

Las tendencias y referencias internacio-

nales, junto conel anlisisde la industria

elctrica y electrnica en Mxico, cons-

tituyen los ejes para la construccin de

estrategias y recomendaciones. Por ello,

seproponenlassiguientesestrategiaspara

la reduccin del consumo elctrico por

potenciaenesperaenMxico(tabla1).

stas sedefinen endos lneasde accin,

ya que existen diferencias en cuanto a

hbitos de uso y tipo de usuario final:

equiporesidencialyequipodeoficinas.

Estrategias Sector residencial Sectordeoficinas

1 Desconexindeequipo.

2 Establecervaloreslmitedeconsumodepotenciaenesperade1a4Wdependiendoeltipodeequipo.

3 Etiquetadodepotenciaenespera.

4 Eliminacindeequipocontecnologaobsoletaquepudieraestarconectadoalaredelctrica.

5 Programasdemedicinyencuestasdeconsumodepotenciaenesperaenequiposelctricosyelectrnicos.

6 Promocindetecnologasqueintegrenunbajoconsumodeenergaporpotenciaenespera.

7 Programasdedifusinyeducacinparaevitarelusodeconsumosocultos.

8 Recomendacin a laSecretaradeHacienda yCrditoPblico (SHCP)paraotorgaruna reduccinde aranceles a equipoconbajoconsumodeenerga

9 Seleccin e instalacin de decodificadores con bajoconsumodeenergaporpotenciaenespera.

Compradeequipoquecontengavaloresdeconsumoenesperaeficientes.

Tabla 1. Lneasdeaccin.

Conclusiones

ExisteunabaseyaestablecidadeconsumoporpotenciaenesperaenMxico,resultado

delosequiposquesehancomercializadoeintegradoalsistemaelctriconacionalenaos

anteriores.

Losnuevosequiposyaincorporantecnologas,quesibienantienenmuchoquemejorar,

sonmenosconsumidorasquesusantecesoras.

Laindustriadelosequiposelctricosyelectrnicosqueconsumenenergaporpotencia

enesperaestglobalizada,porloquelastecnologasinnovadorasrequierenpocotiempo

paraincorporarsealmercadonacional.

Esunhechoqueseestincrementandoelconsumodelasfuncionesdelosequiposque

requieren potencia en espera, ya que algunos requieren estar permanentemente conec-

tados a la red y los fabricantes an no estn del todo conscientes de la elevacin del

consumoenergticoporlainclusindeestastecnologasensusequipos.

149

DivulgacinConsumo de energa por potencia

en espera en casas y oficinas

ITHA SNCHEZ RAMOS

[isanchez@iie.org.mx]

Ingeniera Mecnica Electricista con especialidaden Mecnica, egresada de la Universidad NacionalAutnoma deMxico en 1992. Se ha especializadoen el desarrollo de programas de eficiencia energ-tica, evaluacin de impactos por implementacinde programas de eficiencia energtica y evaluacinde parmetros elctricos de equipos electrodoms-ticos.En1992ingresalIIEcomoinvestigadoraenla Gerencia de Uso de Energa Elctrica, desarro-llando estudios de soporte tcnico-econmicos quehanservidodebaseparalaimplantacindenormasNOMdeeficienciaenergticaenequiposelectrodo-msticos. Ha colaborado en varios proyectos paraevaluar los impactos de la implementacin de lasnormas de eficiencia energtica en Mxico. Tieneel aval internacional del Lawrence Berkeley National Laboratory. Tambin ha participado en el proyectodel programa de normalizacin de la Repblica deColombia y funge como experta tcnica en gruposde trabajo relativos a la evaluacin de programasde eficiencia energtica en FIDE, CONAE, FIPA-TERM.Ha publicadoms de 10 artculos tcnicosen el readenormalizacinde eficiencia energticayevaluacindeprogramas,contandocondosdere-chosdeautor.

HUGO PREZ REBOLLEDO

[hpr@iie.org.mx]

IngenieroMecnicoElectricistaporlaUnidadInter-disciplinaria de Ingeniera y Ciencias Qumicas dela Universidad Veracruzana. Obtuvo los grados deMaestro y Doctor en la Universidad de Uppsala,Suecia, en las especialidades de Ingeniera ElctricaenAltoVoltaje yCompatibilidadElectromagntica.En1981seintegralIIE,participandoendiferentesproyectos de investigacin, de aplicaciones tecnol-gicasyasesorasespecializadasensistemasdetrans-misinydistribucindeenergaelctrica,coordina-cin de aislamiento, redes de tierra y calidad de laenerga.Hapublicadocercade30artculosdentrodeestasreasyhaasesoradoeneldesarrollodetesisaestudiantesde licenciaturaymaestra.Ha impartidocursosendiferentesforosyparticipadocomocoor-dinadordelComitdeEstudios36deCompatibi-lidad Electromagntica de CIGR enMxico, ascomo miembro observador en el Comit Interna-cional(perodo2000-2002).EsmiembrodelaIEEEydesde1999esGerentedeUsodeEnergaElctricadelaDivisindeSistemasElctricosdelIIE.

HugoPrezRebolledoeIthaSnchezRamos.

150

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Tendencia tecnolgica

Avances tecnolgicos

enedificiosdeenerga cero

Avances tecnolgicos en edificiosde energa cero

Guillermo Gonzlez Milla, Hugo Prez Rebolledo e Higinio Acoltzi Acoltzi

Losedificiosusanunagrancantidaddeenergaparaoperarysonunadelasprincipalesfuentesdeemisionescontaminantes. Un edificio es un sistema

complejoytodossuscomponentescontri-

buyenalademandatotaldeenerga.

La tecnologa para construir edificios de

energaceroyaestdisponible,peroexisten

barrerascomofaltadeinformacinocapa-

citacin tcnica a arquitectos e ingenieros,

para disear edificios de alta eficiencia

energtica.

El presente artculo muestra los avances

a la fecha y la prospectiva para el diseo

y construccin de edificios de energa

cero, as como la problemtica para su

implementacin.

Introduccin

En la actualidad, y de acuerdo con los

datosdelaOrganizacinparalaCoopera-

cinyDesarrolloEconmico(OCDE),el

sectoredificioscontabilizadel25%al40%

delconsumofinaldeenergaen lospases

miembros, y como sonunode losprinci-

pales usuarios de energa, se espera que

consumanmsamedidaque lapoblacin

crezcaysedesarrollelaeconoma.

Ante el reto de disminuir el consumo de

energa y las emisiones contaminantes, se

hanconstruidoenvariaspartesdelmundo

los llamados edificios verdes o de baja

energa, que emplean nuevas tecnologas

paradisminuirdichoconsumo.

Como parte de este reto, las compaas

lderes en el diseo y construccin de

edificios,losfabricantesdeequipoeindus-

trias en energa lanzaron un programa de

eficiencia energtica en edificios con el

World Bussines Council for Sustainable Deve-lopment (WBCSD) para contar con solu-ciones potenciales sobre temas ambien-

talesysociales, incluyendolareduccinde

emisiones de carbono, el uso de combus-

tibles en general, as como proporcionar

medidas de seguridad contra futuras crisis

deenerga.

Comoparte de los programas y polticas

enelmundopara alentar la construccin

de edificios de cero energa, la Unin

Europeaaprob,enabrilde2009,larevi-

sin de la directiva que regula el rendi-

miento energtico de los edificios, para

quetodaslasconstruccionesresidenciales,

de oficinas y de servicios que se cons-

truyan en la Unin Europea a partir de

2019 sean prcticamente de energa cero,

y elplazo se adelantapara2017enedifi-

cios pblicos de nueva construccin. El

texto define estos edificios como cons-

trucciones en las que, como resultado

de un alto nivel de eficiencia energtica,

el consumo anual de energa es igual

o menor que la produccin energtica

procedentedefuentesrenovablessituadas

enlapropiaedificacin.

El trmino de edificio de energa cero (EEC) es aplicado a una edifi-cacin en donde la cantidad de energa usada en un perodo defi-nido es proporcionada en sitio por fuentes de energa renovables.

151

Tendencia tecnolgicaAvances tecnolgicos en edificios

de energa cero

Tambin el Departamento de Energa

(DOE, por sus siglas en ingls) de los

Estados Unidos, ha desarrollado un

programaestratgicoparacrear tecnologa

quelleveaunmercadodeenergaceroen

elsectorresidencialen2020yenedificios

comercialesen2025.

Desarrollo

El trmino de edificio de energa cero

(EEC) se atribuye a una edificacin en

donde la cantidad de energa usada en

unperododefinidoesproporcionadaen

sitio por fuentes de energa renovables.

As, la visin de un EEC es acumular

tantaenergadefuentesrenovablescomo

la cantidad de energa que usa, mante-

niendo un nivel aceptable de servicio

y funcionalidad. Adems, los edificios

pueden cambiar energa con la red de

suministro en tanto se mantenga un

balancenetodeenergaceroenelperodo

definido.

Sinembargo,elconsumodeenergadeun

EECpuedeserdefinidoomedidodevarias

formas,comoson:

Energa cero en sitio. En este tipo deEEClacantidaddeenergaproducidapor

fuentesdeenerga renovables es almenos

tantacomolaqueseusaenunao.

Energa cero neta. Un edificio puedeconsiderarseEECsiel100%delaenerga

que compra proviene de fuentes de ener-

gas renovables, aunque la energa no se

genereensitio.

Emisiones de energa cero. El EECproduce(ocompra)suficienteenergalibre

deemisionesparacompensarlasemisiones

detodalaenergausadaenunao.

Costo cero de energa. En un EEC deeste tipo el costo de comprar energa es

balanceado por la venta de electricidad

generadaensitio.Estadefinicin,comola

deenergaceroensitio,esfcildeverificar

conlosrecibosdelasuministradora.

Dependiendode ladefinicindeEEClos

resultadosdeunaevaluacinpuedenvariar

sustancialmente, ya que cada definicin

tiene una serie de ventajas y desventajas.

Sinembargo, la ideaprincipal enunEEC

esquelasnecesidadesdeenergaseanredu-

cidasengranmedidaatravsdeganancias

deeficiencia,detalformaquepuedacubrir

todas sus necesidades de energa desde

fuentessincontaminacinyrenovables.

La ideadetrsde losEECesmuysimple:

consiste en disear el edificio para que

sea muy eficiente, haciendo uso de la

luz natural, los aislamientos y equipos

eficientesqueusentanpocaenergacomo

seaposible,ascomogenerarelrestodela

energa necesaria usando energas renova-

blesensitio.Adems,laenergaextragene-

rada en el edificio puede ser vendida a la

red para compensar cualquier energa que

puedasercomprada.

En la actualidad, los EEC construidos

tienen una serie de caractersticas y

conceptos de diseo, entre los que

destacan:

Eficiencia. La energa evitada en unEEC es energa que el edificio no tiene

que producir. Los pasos para alcanzar la

mximaeficienciason:

Reduccindecarga:Reducircadacarga

consumidora de energa al mnimo y

eliminarlascargasinnecesarias.

Eficienciadelsistema:Cubrirlascargas

remanentes tan eficientemente como

seaposible.Optimizar la eficienciadel

sistemacomountodo.

Sistemas regenerativos:Usar la energa

dedesperdicioparapropsitostiles.

Sistemas renovables: Generar energa

defuentesrenovables.

Diseo integrado.LosEECalcanzansusmetas cuando los involucrados (propieta-

rios, arquitectos, ingenieros y contratistas)

colaboraneneldiseoylaconstruccin.

Energa renovable en sitio como prio-ridad. La energa renovable generada en

152

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Tendencia tecnolgica

sitiotienelamayorduracinenlavidadel

edificio y conlleva a lasmenores prdidas

de la red, comparadas con las fuentes

de la suministradora. Las unidades para

generacin de energa renovable son ms

pequeasyesposibleobtenerunavariedad

de beneficios econmicos, que incluyen

mejorasen la instalacin,confiabilidaddel

sistema, mejor adecuacin a la curva de

demanda, entre otros. Adems, se dismi-

nuyen los costosy lasprdidasdeenerga

debidoasucercanaalacargafinal.

Posibilidad de conectar a la red.Depen-diendo de la capacidad de las fuentes de

energarenovable,losEECpuedenvender

energa a la suministradora en determi-

nadoshorariosypocasdelao.

Monitoreo y verificacin. Una vez queelEECest en servicio, sonnecesarios el

monitoreoylaverificacinparacorroborar

losvaloresdediseo,ascomoparaidenti-

ficarycorregirerroresenlaconstruccino

funcionamientodelossistemas.

Paraeldiseo,construccinyoperacinde

unEECsetomaencuenta:

Clima. Se considera la temperatura, la

humedad,silazonaesclaraonubladay

durantecuntotiempo,paradeterminar

sieledificiopuedehacerusode la luz

naturalosihaylanecesidaddeinstalar

persianas.

Iluminacin natural. Es una de las

estrategias primarias para la reduccin

delasnecesidadesdeenerga.Entrelas

diferentes formas para proporcionar

iluminacin natural se encuentran las

ventanas verticales, las cubiertas para

vidrios, losdispositivosde sombreado,

los atrios, los tragaluces, la luz cenital

deltechoprismticaylosductosdeluz.

Ganancias de calor internas. Se consi-

deran las ganancias de calor de los

ocupantes, el alumbrado y el equipo

elctrico, los cuales pueden ser

pensadoscomounclimainterior.

Tamao del edificio y envolvente.

Se evalan los tipos de materiales de

construccin para paredes, ventanas,

pisos, techos, as como las particiones

internas,entreotrosaspectos.

Necesidadesde iluminacin. Se identi-

ficanlasnecesidadesdeiluminacinen

formacuantitativaycualitativa,depen-

diendode las actividades realizadas en

eledificio.

Fuentesrenovablesparageneracinde

energa. Se analiza el uso de opciones

tilesparaproducirelectricidadatravs

de energa solar (colectores de sol y

celdas fotovoltaicas), energa elica y

energa geotrmica (bombas de calor).

Adems,seconsiderasi laenergaser

producidaensitioy/oimportadadesde

otrospuntos.

Fuentes ininterrumpibles de energa.

Se considera el uso de fuentes ininte-

rrumpibles de potencia (UPS, por sus

siglasen ingls),celdasdecombustible

o bateras para proporcionar electri-

cidadtodoeltiempoaaparatoscrticos

ovitales.

Horas de operacin del edificio. Se

analizan las horas de operacin con

baseenmetroscuadrados.

Costos de energa. El costo de la

energa, en particular el costo de la

energa elctrica, es un factor crtico

paradisearlasestrategiasdediseo.

Anlisis del ciclo de vida. En steno slo se considera la vida til de

los bienes, sino tambin los ahorros

de energa obtenidos, as como las

emisionescontaminantesevitadas.

Un avance tecnolgico importante en los

EEC es el uso de herramientas de simu-

lacin computarizadas, que permiten a

losdiseadores tomar en cuenta las varia-

bles anteriormentemencionadas. Adems,

ayudanaconocercmotrabajareledificio

antesdeconstruirlo,permitiendomodelar

implicacionesfinancierasensucosto.

En la propuesta de diseo de unEEC el

edificio es divido en subsistemas y cada

decisinsobrelaseleccindeunodestos

es evaluada en trminos de sus futuras

consecuenciasendemandadeenerga,para

153

Tendencia tecnolgicaAvances tecnolgicos en edificios

de energa cero

elloseutilizaunanlisisdeciclodevidade

energa. No obstante, los diseadores del

EEC deben estar preparados para incre-

mentarloscostosdeconstruccinencaso

de reduccin de la demanda de energa y

costosdeoperacinporunaigualomayor

cantidad.

Usualmente, los principales subsistemas

consumidores de energa en un edificio

sonlosdeaireacondicionadoycalefaccin

(HVAC,porsussiglaseningls),ascomo

losdeiluminacin.

Paraeldiseodel sistemaHVACesnece-

sario recordar que se debe mantener el

clima interiorennivelesaceptablespara la

mayoradelagente.Eldiseohaceesencial

elcontroldelatemperaturainterior,lacual

nodebeserdemasiadocalienteeninvierno

ni demasiado fra en verano. Tambin

es necesario proporcionar control de la

temperatura,purezadelaire,tasasdeventi-

lacinenciertasreas,controldehumedad,

difusindelairedentrodecadazona,entre

otrosaspectos.

Con una significativa cantidad de equipo

electrnicoeneledificio,elsistemaHVAC

necesitamanejarelincrementodeganancia

de calor comnmente asociado con estos

equipos.Enalgunoscasosestecalorpuede

recuperarsedelosespaciosdondeesgene-

radoyusarseparareducirotrasnecesidades

deenergaprimaria,talescomoelprecalen-

tamientoocalentamientodeagua.

El diseo de los sistemas HVAC debe

incluir las especificacionesde equipos con

alta eficiencia y controles que regulen el

sistema para permitir cualquier operacin,

slo cuando sta sea necesaria, conside-

randoquetodosloselementosdelsistema

pueden incrementar el confort de los

ocupantesdeledificiomientrassereducen

loscostos.Losnuevosdiseosdesistemas

HVAC incluyen al menos dos de los

siguientes equipos y/o sistemas: unidades

depaquete,bombasdecalor, intercambia-

doresparaenfriamientodeagua,variadores

de velocidad en sistemas de ventilacin

y bombas, controladores de demanda de

ventilacin,motoresPremium,entreotros.

Para el sistema de iluminacin las nuevas

tecnologasen lmparas,balastros, lumina-

riasycontrolespermitenrealizarunagran

cantidadde arreglosparadisminuir el uso

de la energa. Por ejemplo, las lmparas

fluorescentes lineales en tubos T8 y T5,

ascomolasdedescargadealtaintensidad

(HID) en bajas potencias, proporcionan

mayorcantidaddeluzconmenosdemanda

yconsumodeenerga.

Por su parte, las nuevas generaciones de

balastros electrnicos tienen una gran

variedad de funciones que pueden ser

controladasconformealasnecesidadesdel

edificio: apagado/encendido automtico,

atenuacin,etc.

Asimismo, el usode luminarias tipo espe-

cular,lascualesusanmaterialescontermi-

nados brillantes para reducir una super-

ficie reflectora altamente pulida, como un

espejo,ayudanareducirelnmerodelumi-

nariasrequeridasparaalcanzarelnivelyla

calidaddeiluminacindeseada.

Laltimapartedelsistemadealumbradola

constituyenloscontroles,loscualespueden

serdetiempo,presenciaoluznatural.Los

controles de tiempo permiten que cual-

quiergrupodeluminariasolmparassean

apagadas o encendidas de forma autom-

tica en tiempos establecidos. Los detec-

tores de presencia encienden automtica-

mentelaluzcuandoalguienentraalespacio

(oficina, sala) y la apagan despus de que

elespaciohasidodejado.Lossensoresde

luznaturalpermitenagruposdeluminarias

o lmparas ser apagados y encendidos de

acuerdoalaluznaturalexistente.Adems,

algunas lmparas pueden ser atenuadas a

medidaquecambianlosnivelesdeluzylos

controles,independientementequepuedan

trabajar slo en una zona, pueden agru-

parsepara trabajar en forma automtica y

estarentrelazadosconunsistemadeadmi-

nistracindelaenerga.

Los sistemas de potencia, HVAC y

alumbrado deben ser controlados para

permitirunfuncionamientomseficiente

y tener el mximo beneficio, por eso,

donde se requiere un control flexible se

usan controladores programables, que

varan de dispositivos simples (similares

a los relojes multifuncin) hasta dispo-

sitivos basados en microprocesadores

totalmente programables en pequeas

computadoras.

Asimismo, para el control de todos los

subsistemas que integran un EEC se

empleaunsistemadeadministracindela

energaparasupervisarycontrolarlaopera-

cindeledificio,comolaenerga,seguridad

yvigilancia.Enelms amplio sentido,un

sistema de administracin integrado para

unedificiopuedecontener:

a) Sistema de monitoreo y control

Monitoreodelsistemaelctrico.

Medidordedemandayconsumo.

Controldealumbradoexterior.

Deteccin de vehculos y sistema de

barrido.

Sistemademonitoreodefuegoymoni-

toreodebombascontraincendio.

154

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Tendencia tecnolgica

Sistema de monitoreo de nivel de

elevadores.

Controldemotorymonitoreodenivel

deagua.

SistemademonitoreodeUPS.

Disponibilidad para integracin de

sistemasBAS.

b) Sistema de seguridad y vigilancia

Panel de alarma de fuego (alarma y

deteccin).

Sistema de comunicacin de voz

(pblicoydeemergencia).

Sistema de control de acceso y

barreras plegables basadas en tarjetas

inteligentes.

Barreras a vehculos basadas en

etiquetas(cuatroruedas).

Sistema de administracin de visi-

tantesconfotoytarjetaenlapuertade

seguridad.

Asimismo,dentrodelossistemasdeadmi-

nistracin y control se pueden tener las

siguientes estrategias para el ahorro de

energa.

Arranque/paro en horario fijo. Losequipos sujetos a este tipo de programa

arrancan y paran automticamente de

acuerdoalasnecesidadesespecficasdelos

usuariosdeledificio,porejemplo:equipos

deaireacondicionado.

Arranque/paroen funcindel calen-dario. Con un programa de este tipo, elsistema reconoce el da de la semana que

esylosdasfestivos,yenfuncindeellos

determina, de acuerdo a su programa-

cin, el arranqueoparode los equiposo

sistemas.

Desconexin cclica de cargas. Elobjetivodeestatcnicaesreducirlashoras

de funcionamientode las cargasmediante

paradasintermitentesdebidamentecontro-

ladas,paraobtenerunacurvadeconsumo

ms uniforme. Este programa combina

un horario cclico diario de arranques y

paros de las distintas cargas, relacionando

suoperacinconelhorariode trabajodel

edificio. El programa puede modificarse

automticamente en funcinde las condi-

ciones ambientales o por la limitacin de

demandaelctrica.

Control de picos de consumo. Esteprograma evita los picos de carga, apro-

vechando de una forma racional y cons-

tante la potencia controlada, mediante un

programaenelquelademandadepotencia

no sobrepase la contratada y desconec-

tando, automticamente, algunas cargas

predeterminadas.

Control de alumbrado.A travsdeunsistema automatizado para el alumbrado

se permite el encendido y apagado de la

iluminacindeformaautomtica,conbase

en los programasde usode las diferentes

reasoenfuncindelosnivelesdeilumi-

nacin adecuados a la utilizacin del rea

encuestin.

Aire acondicionado. Optimiza elarranque o paro en funcin de las condi-

ciones interiores y exteriores, as como

conunaprogramacindiariaosemanalde

horasdeocupacinydasfestivos.

Aprovechamiento del aire exterior. Cuando la utilizacin del aire de recircula-

cin(procedentedeloslugaresyaacondicio-

nados) sea ambientalmente aceptable, debe

pensarse en un elemento controlador que

seleccione, en funcin de las condiciones

exterioresylasderetorno,aquellasopciones

que sean energticamentemsbarataspara

elprocesodeclimatizacinperseguido.

Actualmente se estn construyendo alre-

dedor del mundo EEC prototipos, los

cuales estn siendo monitoreados para

comprobar su consumo energtico. Por

ejemplo, enEuropa, actualmente hayms

de6miledificiossolares,principalmenteen

Alemania yotrospases del norte. Si bien

estosedificiosannosondeenergacero,

sus necesidades energticas para calefac-

cin son tpicamente 75%ms bajas que

las normales. Por su parte, pases como

Francia,EspaaeInglaterrahanaprobado

polticas nacionales enfocadas a conseguir

recortes ambiciosos en el consumo de

energadesusedificiosdeaqua2020.

Sin embargo, no se debe perder de vista

que para mejorar la eficiencia energtica

y reducir las emisiones contaminantes

tambinhayqueactuar sobre losedificios

existentes,locual,enalgunoscasos,puede

serungrandesafo.

155

Tendencia tecnolgicaAvances tecnolgicos en edificios

de energa cero

Problemtica

Paralaconstruccindeedificiosdeenerga

ceroexistenlimitaciones,lascualesseestn

tratandodeeliminar,algunasson:

Establecer parmetros de medicin

de la eficiencia energtica con base al

consumodeenerga(porcosto,energa

yemisionescontaminantes).

Desarrollo de especialistas y empresas

expertaseneldiseoyconstruccinde

edificiosconenergasrenovablesyalta-

menteeficientes.

Desarrollar una normatividad para

otorgarincentivosporelusodefuentes

renovables en edificios, como pueden

ser reducciones de impuestos de los

bienesyserviciosligadosalaeficiencia

energticaylasenergasrenovables.

Desarrollar esquemas para propor-

cionar apoyo financiero que hagan

atractivaslasinversionesdeedificiosde

energacero.

Evaluarlaestructuradetarifaselctricas

y desarrollar los esquemas de precios

queincentivenelahorrodeenerga.

SubsidiarprogramasdeInvestigaciny

Desarrollo(I&D)paranuevosdiseos,

tecnologas ymaterialesparael ahorro

de energa, as como apoyo para su

comercializacin.

Noobstante el desarrollo alcanzado en la

construccin de edificios de cero energa,

sernecesariorealizarmejoraseinnovacin

tecnolgicaenlossiguientestemas:

Produccin de energa en sitio

Sistemas de almacenamiento elctrico

ytrmico.

Sistemas renovables de energa ms

eficientesymenoscostosos.

Sistemasdeenergarenovableconectar

yusar(plug and play). Sistemas de produccin de calor y

electricidad (CHP, por sus siglas en

ingls)avanzados.

Sistemas inteligentes para interco-

nectarsistemasrenovables.

Normas efectivas de interconexin e

interfaz.

Inteligenciaeneledificio

Estrategiasdecontrol robustas, adap-

tablesyautoconfigurables.

Nuevos sensores autocomprobables

debajocosto.

Modelos inteligentes y sistemas con

retroalimentacin.

Tecnologasquepermitanlaoptimiza-

cintotaldeledificio.

Medicinintegradabarata.

Edificiocompleto

Diseo completo del edificio y

mtodosparaunaintegracinefectiva

degeneracindeenerga,referentesal

envolventetrmico.

Softwaredeevaluacindedesempeo,basesdedatosyherramientasdeciclo

devida.

Controles/sensores para monitorear

aire,gas,aguaypartculasvoltiles.

Tecnologaspasivasdelimpiezadeaire.

Envolventedeledificio

Mayor aprovechamiento de la luz

natural.

Integracindesensoresinalmbricos.

Materiales cero emisiones y procesos

declasificacin.

Materiales del edificio con alto valor

deresistividadtrmica.

Diseoavanzadoymtodosdecons-

truccin para incrementar calidad y

eficiencia.

Materiales y ensambles tolerantes a

mezclas.

Equipodeledificio

Sensores y transmisores inalmbricos

delargavidaybaratos.

Equiposy/osistemascondeteccin/

diagnsticodefalla.

Puesta en marcha automatizada de

edificio/equipo.

Mejores funciones elctricas para

equiposconpotenciaenespera.

Herramientas de diseo para dimen-

sionartamao.

Control y uso mejorado del sistema

deagua.

Conclusiones

La construccin de edificios de energa

cero es altamente importante a largo

plazo. Si bien es cierto que ya existe la

tecnologa para la construccin de este

tipode edificios, esnecesario considerar

que para su diseo y construccin se

debe contar con personal especializado

que realiceuna integracincuidadosade

todos los elementos que conforman un

EEC. Tambin deben realizarse anlisis

cuidadosos a travs de herramientas de

simulacin, as comoel anlisisdel ciclo

de vida para el diseo y operacin del

edificio.

Adems, estn surgiendo nuevas tecno-

logas que podran conducir a grandes

cambiosenel sectoredificios,comoson:

sistemas de produccin combinada de

caloryelectricidadenpequeaescalapara

calefaccinyrefrigeracin,calderasdegas

156

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Tendencia tecnolgica

de condensacinmejoradas y bombasde

caloralimentadascongas.

No obstante, para ganar aceptacin y

haceratractivas las inversionesenedificios

de energa cero se requiere de soporte o

regulacionesporpartedel sectorguberna-

mental, esquemas de financiamiento por

partedelsectorpblicoyprivado,ascomo

el desarrollo de normas o un significativo

incrementoenlatarifas.

Referencias

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Informe sobre el desarrollo mundial 2010: Desarrollo y cambio climtico.WorldBank2010.

Barley C.D.; Deru M; Pless S. y Torcellini P. Proce-dure for Measuring and Reporting Commercial Building Energy Performance. TechnicalReportNREL/TP-550-38601. Golden, CO: National Renewable Energy,2005.

Torcellini P.; Pless S. y Deru M. Zero Energy Buil-dings: A critical look al the definition. ConferencepaperACEEE,Summerstudy,2006.

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Directiva2009/28CEdelParlamentoEuropeoydelConsejodel23abrilde2001, relativaal fomentodeluso de energa procedente de fuentes renovables ypor lo que se derogan las directrices 2001/77/CE y2003/30/CE.

Vision 2050 the new agenda for business. WorldBusinessforsustainableDevelopment(WBCSD).

Measurement Science Roadmap for Net-zero energy buil-dings. Workshop summary report, National Instituteof StandardsandTechnology,March2010.

JanssenR.Towards Energy Efficient Buildings in Europe Final report 2004.TheEuropeanAllianceof compa-niesforEnergyEfficiencyinBuildings.

GUILLERMO GONZLEZ MILLA

IngenieroElectricista egresado de la Escuela Supe-riordeIngenieraMecnicayElctricadel InstitutoPolitcnico Nacional en 1974. Durante 18 aostrabajenlainiciativaprivadaenlasreasdemante-nimiento e ingeniera dediseo y construccin.De1992a2011laborcomoinvestigadordelaGerenciade Uso de Energa Elctrica del IIE en el rea deeficiencia energtica. Ha colaborado en la elabora-cinde lasNormasOficialesMexicanasNOM-007yNOM-013,ascomoenlaelaboracindediagns-ticosenergticosenedificiospblicosyprivados.

HUGO PREZ REBOLLEDO

[hpr@iie.org.mx]

IngenieroMecnicoElectricistapor laUnidad Inter-disciplinaria de Ingeniera y Ciencias Qumicas dela Universidad Veracruzana. Obtuvo los grados deMaestro y Doctor en la Universidad de Uppsala,Suecia, en las especialidades de Ingeniera Elctricaen Alto Voltaje y Compatibilidad Electromagntica.En1981seintegralIIE,participandoendiferentesproyectos de investigacin, de aplicaciones tecnol-gicas y asesoras especializadas en sistemas de trans-

HIGINIO ACOLTZI ACOLTZI

[acoltzi@iie.org.mx]

Ingeniero Electromecnico egresado del InstitutoTecnolgicodeApizacoen1992.ObtuvoelgradodeMaestroenCienciasenIngenieraMecnica,OpcinTrmica,en2000,enelCentroNacionaldeInvestiga-cinyDesarrolloTecnolgico.Desde1994esinves-tigador en la Gerencia de Uso de Energa Elctricadel IIE.Durante agostode2008 a juniode2009 sedesempe como subdirector de normas y certifica-cin de productos de la ComisinNacional para elUsoEficientede laEnerga (CONUEE).Hapartici-padoeneldesarrollodelsoportetcnicoyeconmicoparalaelaboracinyrevisindeNormasdeEficienciaEnergtica y los Mtodos de Prueba asociados. Hainstrumentado e implementado programas demoni-toreodevariableselctricasenlaboratorioyencampo.HasidorepresentantetcnicodelIIEenCONUEE,FIDE, ANCE y FIPATERM. En 2010 participcomo experto tcnico representando a Mxico enla iniciativa voluntaria de Revisin de Pares sobreEficiencia Energtica en Taipi Chino (Pree Review on Energy Efficiency, PREE),organizadoporelmeca-nismo de Cooperacin Econmica Asia-Pacfico(APEC).EnlosltimosaoshadirigidoproyectosdediagnsticosenergticosintegralesparaPEMEX.

misin y distribucin de energa elctrica, coordi-nacinde aislamiento, redesde tierra y calidadde laenerga.Hapublicadocercade30artculosdentrodeestas reas yha asesoradoeneldesarrollode tesis aestudiantes de licenciatura y maestra. Ha impartidocursosendiferentesforosyparticipadocomocoordi-nadordelComitdeEstudios36deCompatibilidadElectromagntica de CIGR en Mxico, as comomiembro observador en el Comit Internacional(perodo2000-2002).EsmiembrodelaIEEEydesde1999 es Gerente de Uso de Energa Elctrica de laDivisindeSistemasElctricosdelIIE.

157

Artculo tcnicoISO 50001, Gestin de Energa

ISO 50001, Gestin de

Energa

La gestin de energa debe concep-tualizarse como un buen negocio econmico, ambiental y de segu-ridad energtica, esto es lo que busca la nueva norma internacional mediante un enfoque estructu-rado, donde la alta direccin de la empresa debe estar totalmente comprometida.

Resumen

Finalmente, en junio de 2011 fueemitida la norma internacionalISO50001,cuyaaplicacinglobalcontribuiraunamayordisponibilidadde

suministro de energa,mejora de compe-

titividadyaun impactopositivosobreel

cambioclimtico.

Esta norma internacional puede ser

utilizada para certificacin, registro y/o

autodeclaracin del Sistema de Gestin

de Energa (SGE) de una organizacin.

No establece requisitos absolutos para

la eficiencia energtica ms all de los

compromisos de la poltica energtica

de la organizacin y su obligacin de

cumplir con la legislacin pertinente.

Se puede integrar con otros sistemas

de gestin, tales como calidad, medio

ambiente,saludyseguridadocupacional,

yresponsabilidadsocial.

Comoen el casodeotrasnormas inter-

nacionales,enMxico laISO50001ser

una herramienta que permitir la admi-

nistracineficientedelaenergadeforma

permanente, planeada, medible y con

mejoracontinua,enlugardeaccionesde

eficienciaenergticaaisladas.

En este documento se presenta una

descripcin general de la norma ISO

50001,susdiferenciasycoincidenciascon

ISO 50001, Gestin de Energa

Higinio Acoltzi Acoltzi y Hugo Prez Rebolledo

los programas de eficiencia energtica en

Mxico,ascomolastareasarealizarpara

unaadopcinefectivadedichanorma.

Introduccin

Enfebrerode2008,elConsejodeAdmi-

nistracin Tcnica de la Organizacin

Internacional de Normalizacin (TMB/

ISO, Technical Management Board / Inter-national Organization for Standardization)aprob la creacin del Comit Tcnico

242 para la gestin energtica (TC 242,

Technical Committee), cuya presidenciaest precedida por un representante del

Instituto Nacional de Normalizacin

Estadounidense (ANSI, por sus siglas

en ingls) y la Secretara est compar-

tida entre Estados Unidos (representante

de la ANSI) y Brasil (representante de la

ABNT, Asociacin Brasileira de Normas

Tcnicas), con el objeto de desarrollar y

emitir la norma internacional de gestin

energticaISO50001.Talgestinenerg-

tica incluye temas como: eficiencia ener-

gtica, desempeo energtico, suministro

de energa, prcticas de adquisicin de

equipos y sistemas que utilizan energa,

el uso ymedicin actual de la energa, la

implantacindesistemasdemedicinpara

documentar, reportar y validar la mejora

continuaenelreadegestindelaenerga.

En Mxico, en noviembre de 2008, se

public en el DiarioOficial de la Fede-

158

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Artculo tcnico

racin la Ley para el Aprovechamiento

Sustentable de la Energa (LASE), que

describe la regulacin del sector pblico

para promover la eficiencia y sustentabi-

lidadenergtica,ascomolareduccinde

ladependenciadeloshidrocarburoscomo

fuente primaria de energa. Asimismo,

estableceensuartculo26quelosparticu-

larespodrncertificardeformavoluntaria

el grado de incorporacin de eficiencia

energtica de sus procesos, productos y

servicios. Para lograr esto y como apoyo

a laaplicacinde laLASE, laISO50001

es una herramienta para el cumplimiento

de dichos objetivos. No obstante, se

requierenprofesionalesparaproporcionar

la asesora efectiva a los interesados y es

all donde el Instituto de Investigaciones

Elctricas cuenta con grupos multi-

disciplinarios con la experiencia en el

entornonacional enmateriade eficiencia

energtica.

Qu pretende resolver la ISO 50001?

Esunhecho claro y tangible que el uso

de la energa es cada dams costoso y

perjudicialparaelmedioambiente.

La reduccin del consumo de

energa tiene los siguientes beneficios

potenciales:

Reducircostos.

Reducir emisiones de Gases de

EfectoInvernadero(GEI).

Mejorarlaseguridadenelsuministro.

Dado como una aceptacin lo anterior,

la gestin de energa debe conceptuali-

zarse como un buen negocio econmico,

ambientalydeseguridadenergtica.Estoes

enesencialoquebuscalanuevanormainter-

nacionalmedianteunenfoqueestructurado,

donde la alta direccin de la empresa debe

estartotalmentecomprometida.

Descripcin

LaISO50001:2011:

Especifica los requisitos para esta-

blecer, implementar, mantener y

mejorar un sistema de gestin de la

energa, cuyopropsitoespermitir a

una organizacin seguir un enfoque

sistemtico para lograr la mejora

continuadelaeficienciaenergtica.

Especifica los requisitos aplicables al

usoyconsumodeenerga,incluyendo

lamedicin,documentacinypresen-

tacin de informes, el diseo y las

prcticas de adquisicin de equipos,

sistemas, procesos y personal que

contribuyaalaeficienciaenergtica.

Esaplicablea todas lasvariablesque

afectan el rendimiento de energa

que puedan ser monitoreadas y la

influenciadelaorganizacin.

No establece criterios especficos de

desempeoconrespectoalaenerga.

Ha sido diseada para ser utilizada

de forma independiente, pero puede

ser alineada o integrada con otros

sistemasdegestin.

Es aplicable a cualquierorganizacin

que desee asegurarse de que cumple

con su poltica energtica estable-

cida y que desea demostrar que esta

conformidadseconfirm,yaseapor

mediodeautoevaluacinyautodecla-

racindeconformidadodelacertifi-

cacindelsistemadegestinenerg-

ticaporunaorganizacinexterna.

Establece tambin, en el anexo A,

orientacininformativasobresuuso.

159

Artculo tcnicoISO 50001, Gestin de Energa

Enfoque

Desde el punto de vista de eficiencia

energticaeshacerlomismoomscon

menos energa, esto significa que no

necesariamente el reducir el consumo

energticoimplicareducirlaproduccin.

Desde el puntode vista sistmico es

mantener un sistema estructurado

que asegure ahorros con tendencias

constantesalabaja.

Anlisis del modelo de la ISO 50001

El modelo est basado en el mismo

conceptoqueotrasnormasISO,esdecir:

Planear

Hacer

Verificar

Actuar

Un aspecto de suma importancia es el

rol que toma la alta direccin, ya que

sin el compromiso total de dicho actor,

el sistema de gestin no tiene sentido.

A travs del diagrama presentado en

la figura 1, realizaremos un recorrido,

iniciandocon las responsabilidadesde la

direccin.

Responsabilidad de la direccin. Es requisito indispensable para el

modelo, que la alta direccin est real-

mente comprometida, que apoye el

sistema, disponga los recursos necesa-

rios (tcnicos, financieros y humanos) y

designe los roles y responsabilidades de

losparticipantesdelsistemadegestin.

Poltica energtica. Debe evidenciarel compromiso de la direccin (no slo

emitir y firmar), el alcance del sistema

apropiado al tamao de la organizacin,

establecer el compromiso de mejora

continua, disponer los recursos y el

marco para establecer los objetivos y la

revisinporladireccin.

Planeacin. Se debe conocer cunta ydnde se est usando la energa, cules

son los usos significativos, los aspectos

que influyeny/o lanecesidadderealizar

diagnsticos energticosenfocadosenlaoptimizacindelsistema, lasopciones

de energa renovable, la atencin de

requisitos legales, el desarrollo de lneas

base e indicadores de desempeo ener-

gtico, as como establecer objetivos y

metasparaobtenerelplan de accin.

Implantacin y operacin. Se deberealizar conpersonal competente, capaci-

tadoyconcientizado.Asimismo,sedeben

documentarycontrolarlasoperacionesde

reas clave, operacin y mantenimiento,

contratos de servicios y capacitacin,

entre otras. Tambin debe asegurarse la

comunicacinefectiva, eldiseoeficiente

delaenergaylacompradeenerga,servi-

ciosybienes.

Verificacin. Se deben verificar: lasoperaciones, donde se revisan registros

deoperacinymantenimiento,ascomo

de equipos; el sistema, asegurando que

todoshacenloquesenecesita;eldesem-

peo, revisando los indicadores energ-

ticos, tendencias y costos, y el progreso,

deacuerdoconloplaneado.

Revisin por la direccin. Puede seranual y debe identificar los avances de

la mejora en el desempeo de acuerdo

con las metas, problemas y barreras a

superar,ascomoestablecerelplanpara

el siguiente ao y las necesidades para

alcanzarlo.

Tambin se debe tener claro que es un

proceso continuo y no un proyecto, ya

que no termina en este punto, pues el

ciclodebereiniciar.

Figura 1.ModelodelaISO50001.

160

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Artculo tcnico

Beneficios

Dentrodelosbeneficiospodemosenlistar

lossiguientes:

Internos:

Reduccin de costos (energa y

GEI).

Sustentabilidad.

Externos:

Aumentodelosingresos(ventaso

precio).

Satisfacer los requerimientosde la

cadenadevalor.

Valordemarca.

Participacin del IIE

Dentro del contexto de la ISO50001, el

IIErealizaalgunosestudiosytrabajos:

Anlisis del comportamiento de la

demanda.

Estudios de usos finales (potencia en

esperaostand by). ProyectosdecapturadeCO

2.

Proyectos de cogeneracin en la

industria.

Auditorasenergticasintegrales.

Conclusiones y recomendaciones

Los sistemas de gestin de energa,

conforme a la norma ISO 50001,

constituyen una de las bases funda-

mentales para mejorar la eficiencia

energticaenorganizaciones,naciones

yelorbe.

Como resultado de una mayor

eficiencia se logra mayor competiti-

vidad y otros beneficios adicionales

paralasorganizacionesypases.

La norma ISO 50001 es compatible

con otras normas de gestin ISO,

pero, adems, incluye tecnologa

vinculada a los sistemas y procesos

industriales.

Referencias

ISO50001:2011:Energy management systems - Requi-rements with guidance for use.

Scheihing P., U.S.Department of Energy; J. Alma-guer, Dow Chemical; S. Schultz, 3M Company; A.McKane, Lawrence Berkeley National Laboratory;W.Meffert,GeorgiaInstituteof Technology,Supe-rior Energy Performance: A Roadmap for Achieving Continual Energy Performance Improvement, 2009ACEEE Summer Study on Energy Efficiency inIndustry.

161

Artculo tcnicoISO 50001, Gestin de Energa

HIGINIO ACOLTZI ACOLTZI

[acoltzi@iie.org.mx]

Ingeniero Electromecnico egresado del InstitutoTecnolgico deApizaco en 1992.Obtuvo el gradode Maestro en Ciencias en Ingeniera Mecnica,Opcin Trmica, en 2000, en el Centro Nacionalde Investigacin y Desarrollo Tecnolgico. Desde1994 es investigador en la Gerencia de Uso deEnerga Elctrica del IIE.Durante agosto de 2008a junio de 2009 se desempe como subdirectordenormasycertificacindeproductosde laComi-sin Nacional para el Uso Eficiente de la Energa(CONUEE). Ha participado en el desarrollo delsoporte tcnico y econmico para la elaboraciny revisin de normas de eficiencia energtica y losmtodos de prueba asociados.Ha instrumentado eimplementado programas de monitoreo de varia-bles elctricas en laboratorio y en campo. Ha sidorepresentante tcnicodel IIEenCONUEE,FIDE,ANCE y FIPATERM. En 2010 particip comoexpertotcnico,representandoaMxicoenlainicia-tivavoluntariadeRevisindeParessobreEficienciaEnergtica en Taipi Chino (Pree Review on Energy Efficiency, PREE), organizado por elmecanismo deCooperacinEconmicaAsia-Pacfico (APEC). Enlos ltimos aos ha dirigido proyectos de diagns-ticosenergticosintegralesparaPEMEX.

HUGO PREZ REBOLLEDO

[hpr@iie.org.mx]

IngenieroMecnicoElectricistaporlaUnidadInter-disciplinaria de Ingeniera y Ciencias Qumicas dela Universidad Veracruzana. Obtuvo los grados deMaestro y Doctor en la Universidad de Uppsala,Suecia, en las especialidades de Ingeniera ElctricaenAltoVoltaje yCompatibilidadElectromagntica.En1981seintegralIIE,participandoendiferentesproyectos de investigacin, de aplicaciones tecnol-gicasyasesorasespecializadasensistemasdetrans-misinydistribucindeenergaelctrica,coordina-cin de aislamiento, redes de tierra y calidad de laenerga.Hapublicadocercade30artculosdentrodeestasreasyhaasesoradoeneldesarrollodetesisaestudiantesde licenciaturaymaestra.Ha impartidocursosendiferentesforosyparticipadocomocoor-dinadordelComitdeEstudios36deCompatibi-lidad Electromagntica de CIGR enMxico, ascomo miembro observador en el Comit Interna-cional(perodo2000-2002).EsmiembrodelaIEEEydesde1999esGerentedeUsodeEnergaElctricadelaDivisindeSistemasElctricosdelIIE.

162

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Comunidad IIE

IIE Campus Monterrey, creciendo para la industria elctrica

ElInstitutodeInvestigacionesElctricasha

planeado, estratgicamente, tener presencia

en lugares donde se encuentran estable-

cidos la mayor parte de los proveedores

nacionalesde la industriaelctricadelpas,

comoeselcasodelaciudaddeMonterrey

ylazonametropolitanadelValledeMxico.

Por ello, con la finalidad de implantar

un esquema de vinculacin y crear una

sinergia importante con otras compaas

residentes en el Parque de Investigacin e

Innovacin Tecnolgica (PIIT) de Nuevo

Len, as como para ofrecer servicios y

atenderdemandasde investigacin ydesa-

rrolloquerequierelaindustriadelnortedel

pas (Tamaulipas, Nuevo Len, Coahuila

y Chihuahua), el Instituto ha concluido

la primera etapa de construccin del IIE

CampusMonterreyenelPIIT.

ElterrenodonadoporelInstitutodeInnova-

cinyTransferenciadeTecnologadeNuevo

LenalIIE,tieneunasuperficieaproximada

de1.6hectreas.Deestasuperficiesetienen

construidos ms de 8,000 m2, que repre-

sentanlaprimeraetapadelproyecto.

Conestasnuevasinstalaciones,elIIEampla

y moderniza su infraestructura para hacer

crecer su cartera de proyectos, mantenin-

dose a lavanguardia tecnolgica y afirmn-

dose como el aliado en innovacin y desa-

rrolloparalaindustriaelctrica.Asimismo,se

tendrlaposibilidaddecrearlazosdecoope-

racinhaciaelsurdeEstadosUnidos.

Foro Fotovoltaico Mxico 2011

El Foro Fotovoltaico Mxico 2011, orga-

nizado por el Instituto de Investiga-

ciones Elctricas, el Fondo Mundial para

el Medio Ambiente (GEF), el Programa

de las Naciones Unidas para el Desa-

rrollo (PNUD), la Secretara de Energa

(SENER) y la Comisin Federal de Elec-

tricidad (CFE),se llevacabo losdas10

y 11 de noviembre de 2011 en elMuseo

Tecnolgico de la CFE (MUTEC) y tuvo

como propsito promover la vinculacin

entre los principales actores interesados

en el desarrollo nacional de la tecnologa

fotovoltaica,conelobjetivodeanalizarlas

oportunidadesquestaofreceylasbarreras

existentes para su aplicacin masiva, as

como abrir una brecha para conocer sus

avances,retosyoportunidades.

Este evento tambin busc aportar

elementos de utilidad para la Estrategia

Nacional de Energa (ENE), acordes con

lamisindelIIEdepromoveryapoyarla

innovacin tecnolgica en el sector elc-

trico nacional, tratando de encontrar los

elementos que permitan construir una

visin comn para el logro de un mayor

y sostenible escalamiento de la tecnologa

fotovoltaicaenelpas.

163

Comunidad IIEoctubre-diciembre-2011

Boletn IIE

Aplicacin de anlisis RCM en centrales hidroelctricas

Clausura de la segunda generacin de la Maestra en Metrologa

Desde2009,elGrupodeAnlisisdeConfia-

bilidad de la Gerencia de Energa Nuclear

delIIEhadesarrolladoelproyecto:Anlisis

de centraleshidroelctricasde laCFEpara

permitir la implantacin demantenimiento

basado en confiabilidad (RCM), con lo

que se ha logrado analizar las centrales

hidroelctricas ms importantes del pas,

cubriendounabuenaproporcindeltotalde

lacapacidadhidroelctricanacionalinstalada

(aproximadamenteel92%).

El proyecto que desarrolla el Grupo de

AnlisisdeConfiabilidadconsisteengenerar

estrategias de mantenimiento (acciones y

frecuencia) utilizando el mtodo RCM.

Las Centrales Hidroelctricas hasta ahora

analizadas son: Chicoasn (2009), Malpaso

(2009),Infiernillo(2010),Angostura(2010),

Peitas (2010),Aguamilpa(2010),ElCajn

(2011), Huites (2011), Caracol (2011) y

Temascal(2011,enproceso).

Cabe resaltar que la ejecucin e implan-

tacin de estos proyectos contribuyen a

incrementar la confiabilidad de suministro

de energa elctrica y la seguridad de los

sistemasqueintegranelsistemainterconec-

tadonacional.Asimismo,elIIEcuentacon

lacapacidadtcnicapararealizarestosestu-

diosencentralesgeneradorasdecualquier

tipoyenunaampliagamadeinstalaciones

(transmisin,distribucin,industriapetro-

lera,etc.).

En el ltimo trimestre de 2011 se llev

a cabo la ceremonia de graduacin de la

segunda generacin de la Maestra en

Metrologa,conformadapor17investiga-

dores de la Comisin Federal deElectri-

cidad(CFE),enlasinstalacionesdelHotel

MisinCuernavaca.

Carlos FelipeGarcaHernndez, respon-

sable tcnico del proyecto e investigador

de la Gerencia de Control e Instru-

mentacin, present los antecedentes y

resultados del proyecto, destacando que

participaron los nueve laboratorios de

metrologadelasGerenciasRegionalesde

Transmisin: Baja California, Noroeste,

Norte, Noreste, Occidente, Oriente,

SuresteyPeninsular,conunaduracinde

dosaosyuntotalde14instructores(de

loscuales12fueroninvestigadoresdelIIE

ydosexpertosexternos).

En su turno, Carlos Melndez Romn,

Subgerente de Protecciones de la CFE,

felicit a los graduados, resaltando que

steeraelfinaldeunciclodeestudioen

lasaulasyeliniciodeotroquehabaque

concluir:lapartedocumentalyformaldel

grado, es decir, la tesis, asegurando que

ahora cuentan con los elementos para

poderemitirjuiciosmsespecializados,as

comolaoportunidadparainnovar.

164

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Comunidad IIE

La Comisin Nacional de Hidrocarburos de visita en el IIE

El pasado 14 de octubre de 2011, repre-

sentantes de la Comisin Nacional de

Hidrocarburos (CNH) integrada por

Juan Carlos Zepeda Molina, Comisio-

nado Presidente, Alma Amrica Porres

Luna, Comisionada y Javier Estrada

Estrada, Comisionado, visitaron el Insti-

tuto de Investigaciones Elctricas, con

el fin de conocer sus capacidades tecno-

lgicas, principalmente en el materia de

hidrocarburos.

Por su parte, Juan Carlos Zepeda dijo

estarconvencidodelascapacidadestecno-

lgicas con las que cuenta el IIE, para

beneficiodelsectorenergtico.Asimismo

coment sobre la oportunidad de firmar

conveniosdecolaboracinparaapoyaren

laplaneacindelaEstrategiaNacionalde

Energa (ENE), con la llegada del nuevo

Secretario de Energa, Jordy Herrera

Flores.

Por su parte, los Directores de las Divi-

siones Tcnicas del IIE expusieron

productosyserviciosparaelapoyodelos

objetivos de dicha Comisin, resaltando

la importancia en temas como sistemas

de medicin en pozos petroleros, explo-

racin y produccin, seguridad industrial

en aguas profundas, diagnstico en la

eficiencia y ahorro energtico, regulacin

de ductos, indicadores de hidrocarburos,

entreotros.

Participa IIE en acuerdo internacional

El27y28deoctubrede2011,elIIEfue

sedede la43aReunindelComitEjecu-

tivodelAcuerdodeCeldasdeCombustible

Avanzadas de laAgencia Internacional de

Energa, donde acudieron representantes

internacionalesdealtonivel.

Cabe sealar que el IIE particip como

representante mexicano en dicho acuerdo

y miembro del Comit Ejecutivo, adems

fueanfitrindedichareunin,albergando

ambosdasensusinstalacioneslassesiones

de trabajo. Es importante mencionar que

elacuerdodeceldasdecombustibleavan-

zadasintegraapaseslderesenesterubro,

tales como Japn (NEDO), Alemania

(Jlich), Estados Unidos (DOE), Canad

(NRC),Italia(CNR),Corea(KTI),Francia

(CNR), entre otros. Mxico forma parte

de este acuerdo, cuyo requisito esque sus

miembros mantengan actividades sustan-

cialmenteorientadasal avance tecnolgico

de celdas de combustible, ya sea de tipo

PEM,SOFC,MCFCobiendesusaplica-

cionesensistemasestacionarios,transporte

osistemasdegeneracinporttil.

Aestareuninasistieronenrepresentacin

delIIEUlisesCanoyTatianaRomero,lder

yJefedeProyectorespectivamentedelrea

de celdas de combustible, quienes repor-

taron las actividades desarrolladas por el

Institutoenestetema.

165

Comunidad IIEoctubre-diciembre-2011

Boletn IIE

Nuevos compromisos del IIE en el tema de la energa nuclear

IIE e ICA firman convenio de colaboracin

Los pasados 21 y 28 de septiembre de

2011,elIIErecibilavisitadedoscomi-

tivas de la Central Nucleoelctrica de

Laguna Verde (CNLV), encabezadas

por Jorge Crdenas Juregui, Subgerente

de Ingeniera, y Guillermo Fernndez

Snchez, JefedelDepartamentode Inge-

niera de Diseo, con el objetivo de

afianzarlazosdecooperacinyhaceruna

recapitulacinde lascapacidadestecnol-

gicasylneasdeinvestigacinconlasque

cuentaelInstituto.

Durante la visita, Julin Adame hizo

hincapienlaventajadeformarunfrente

unidoconlasdiferentesreasdelIIE,para

atenderaesteimportanteclienteyaliado.

Adems,dijo,sehaformadoungrupode

especialistas que est definiendo la estra-

tegia para afrontar un posible programa

nucleardevariasunidades.

El pasado 27 de septiembre de 2011,

Julin Adame Miranda, Director Ejecu-

tivo del IIE yAlonsoQuintanaKawage,

representante de Ingenieros Civiles

Asociados (ICA), firmaron un Convenio

MarcodeColaboracinquelespermitea

ambas instituciones trabajar en proyectos

conjuntosparabeneficiodelpas.

Este convenio incluye diversos temas

como: desarrollo de proyectos de inves-

tigacin cientfica y tecnolgica; inter-

cambio de informacin sobre distintos

temas de carcter tcnico; realizacin de

viajes,visitasyestanciasdeestudios;inter-

cambio de informacin o especializacin

del personal; capacitacin y perfecciona-

mientodelpersonal;asesorasyconsulto-

ras en el campode la industria elctrica;

licenciamientos de tecnologa, patentes y

uso de software, as como todos aquellosconvenios especficos a los que lleguen

laspartes,deacuerdoconsusnecesidades

especficas.

Por su parte, Jorge Crdenas Juregui

destac que la Central se ha apoyado en

gran medida en instituciones de investi-

gacin,por loqueespositivoqueambos

organismos estn trabajando juntoshacia

el futuro de la generacin nuclear en el

pas.

EsascomoelIIEmantieneunaestrecha

colaboracin con otros lderes del ramo

energtico, accin que le permite conti-

nuar brindando un servicio de primer

nivelalaindustriaelctricanacional.

166

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Breves tcnicas

Uso directo de la energa geotrmica en acondicionamiento de espacios: Bombas de Calor Geotrmicas

Rosa Mara Barragn Reyes, Vctor Manuel Arellano Gmez y Alfonso Garca Gutirrez[rmb@iie.org.mx, vag@iie.org.mx y aggarcia@iie.org.mx]

Introduccin

Entreladiversidaddeusosdirectosdelageotermia,reportadosenlaliteratura(inverna-

deros,balneologa,piscicultura,procesosindustriales,recuperacindesales,entreotros),

sedestacasuusoparaelacondicionamientodeespaciosmediantelasBombasdeCalor

Geotrmicas(BCG),lascualesrepresentanel49%delusodirectodelaenergageotr-

mica,conunacapacidadinstaladamundialde35,236MWtafinesde2009.Mientrasque

lacapacidaddocumentadaen2005fuede15,384MWt, loquedemuestrasu impresio-

nantetasadecrecimiento.

LasBCGsonmquinastrmicascapacesdeutilizarelgradientetrmicoentreelsuelo(2

a3mdeprofundidad)oelaguasubterrnea(~10mdeprofundidad)yelambientepara

el acondicionamiento (calentamiento o enfriamiento) de edificios e instalaciones. Una

BCGescapazdetransportarelcalorendosdirecciones,demaneraqueeninviernose

usaelmododecalentamiento,esdecir,elcalorseextraedelsueloyseliberaenelespacio

a acondicionar,mientras que en verano el calor se extrae del espacio a acondicionar y

se libera en el suelo, siendo estemodo de operacin de tipo aire acondicionado. Para

suoperacin, lasBCGpuedenacoplarsedirectamenteal sueloopuedenutilizar como

fuenteaguasubterrnea.

Uso de energa en acondicionamiento de espacios

Durante 2004 y 2005, aproximadamente

el35%delaenergatotalconsumidaenel

mundoseutilizparaelacondicionamiento

trmicoe iluminacindeedificios,centros

comerciales,espaciosyvivienda.Enelcaso

deMxico,del totaldeenergaconsumida

en 2008 el 18% la consumi el sector de

edificaciones, compuesto por los sectores

residencial,comercialypblico.Engeneral,

el pas disfruta de climas moderados en

donde prcticamente no se requiere el

acondicionamiento de espacios, predomi-

nandoelclimaclidoenmsdel70%del

territorio,endondeseradeseableelusode

aire acondicionadoenperiodosde tempe-

raturas extremas. En algunas regiones de

la zona norte del pas el clima es extre-

moso y desrtico, con veranos largos e

inviernos cortos, por lo que el acondi-

cionamiento de viviendas es una prctica

usual. Sin embargo, se utilizan tecnologas

que muchas veces se basan en equipos

convencionales con un bajo rendimiento

energticoyqueimpactannegativamentela

economadelosusuarios.Tambinexisten

regionesmontaosasdondeelclimapredo-

minante es fro, por lo que es necesario

acondicionar los espacios mediante cale-

faccin, al menos durante las temporadas

crticasparagarantizarelconfort.

167

Breves tcnicasUso directo de la energa geotrmica en

acondicionamiento de espacios

EnMxico, el sector de edificaciones ha

mostrado un crecimiento muy impor-

tante en la ltima dcada. Para optimizar

el uso de energa este sector se ha plan-

teado:a)disminuirlademandadeenerga

convencional, b) reducir los impactos

ambientales y c) mantener condiciones

interiores confortables con respecto a

cambios en la temperatura exterior. Para

lograr este ltimo objetivo, las necesi-

dades tanto de aire acondicionado como

de calefaccin en el pas implicaran un

mayor consumo de energa si se conti-

nan utilizando equipos convencionales

para el acondicionamiento de espacios.

Sin embargo, en el primer objetivo se

plantea disminuir la demanda de energa

convencional,porloqueesindispensable

buscaralternativasquehaganunusoms

eficientedelaenerga.

Enestecontexto,lasBCGconstituyenunaalternativainteresante,yaquesetratadeuna

tecnologacomercialquetieneuncostocompetitivo,especialmentecuandoseusantanto

paraenfriamientocomoparacalefaccin,ademsdelosbeneficiosqueaportanencuanto

aeficienciaenergticaymitigacindeldeterioroambiental.

DependiendodesudiseoyaplicacinlasBCGreducenelconsumodeenergaentreun

30%a60%conrespectoalossistemasdeenfriamientoycalefaccinconvencionales,y

puedeninstalarseprcticamenteencualquiersitio.EnEstadosUnidos,Canad,Chinay

algunospasesdeEuropasehatenidolamayortasadecrecimientoenelusodeBCG,

conunnmeroestimadode2.94millonesdeunidadesenoperacin.

Figura 1.Esquemadebombasdecalorgeotrmicasparaenfriamientoycalefaccin.

Lafuentedecalorpuedeserelsubsuelooaguasubterrneasomera.EnlasBCGde

circuitocerradosemuestrandosdelosposiblesarreglosdelintercambiadordecalor:

verticalyhorizontal.Enelintercambiadordecalorsecirculaaguay,dependiendode

las condiciones de trabajo, se puede aadir anticongelante. En las BCGde circuito

abierto semuestra el arreglo consistente en dos pozos, donde el agua extrada del

primerpozotransfierecaloralaaplicacinysedesechaenelsegundopozo.Elagua

dedesechopuededisponerseenrosolagos,dependiendodelsitio.

168

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Breves tcnicas

Principios de operacin de las BCG

Paraqueunabombadecaloraumente la

temperatura de una fuente de energa de

baja calidad a un nivelms til, es nece-

sario aplicar al sistemauna cantidad rela-

tivamente pequea de energa de alta

calidad, la cual puede ser en forma de

energa mecnica, elctrica o calorfica, a

unatemperaturarelativamentealta.

LasBCGutilizanelrecursogeotrmicoen

unintervalodetemperaturasdeentre5Cy

30C,suoperacinpuedeserparacalefac-

cin,cuandoremuevencalordeunafuente

de baja temperatura y lo depositan en la

aplicacinaunatemperaturamayor,ypara

enfriamiento, cuando remueven calor de

una fuentede alta temperatura y lodepo-

sitan a una temperaturamenor en la apli-

cacin.Enamboscasos la fuenteconsiste

de un recurso geotrmico a temperatura

constante,steseencuentrayaseadirecta-

mentebajoelpiso,esdecir,enelsuelo(2m

a3mdeprofundidad,sistemasdecircuito

cerrado)oenel agua subterrnea (~10m

de profundidad, sistemas de circuito

abierto)(figura1).Parateneraccesoaeste

recurso y dependiendo del tipo de BCG

(de circuito cerrado o abierto), es nece-

sarioexcavarunreaespecficadeterreno

para colocar los tubos intercambiadores

decaloroperforaralmenosunpozo.Por

esta razn, las BCG presentan un costo

inicial ms alto que las que emplean aire

del ambiente como fuente de calor. Sin

embargo, con respecto a stas, las BCG

tienen importantes ventajas: consumen

menosenergaparaoperar,usanunrecurso

de temperatura constante, no requieren

un suplemento adicional de energa

para mantener acondicionado el espacio

durante temperaturasexterioresextremas,

usanmenosrefrigerante,sonmssimples

en diseo y mantenimiento, entre otras.

Como desventajas de las BCG con

respectoalasbombasdecalorbasadasen

airesetienen:lafaltadeexperienciaensu

diseoeinstalacinylafaltadeincentivos

gubernamentalesparaestimularsuuso.

Las BCG podran probarse en Mxico,

ya que favoreceran ahorros energticos

significativos debido a su alta eficiencia

y versatilidad.Un clculo preliminar esti-

mado por la Gerencia de Geotermia del

IIEparaunaaplicacinprcticaenMexi-

cali,B.C.,muestraquelasBCGacopladas

al suelo (circuito cerrado) con arreglo

horizontal son apropiadas para satisfacer

los requerimientos de calefaccin y aire

acondicionado. Asimismo, de acuerdo

con el estudio, el uso deBCGpermitira

disminuircostosdeoperacin,alcanzando

importantes ahorros econmicos anuales,

en comparacin con el uso de equipos

convencionales. Adems, el perodo de

retorno del capital para esta aplicacin

especfica se consider atractivo, menor

de5aos.Lasiguienteetapaconsisteen

desarrollar proyectos demostrativos en el

corto plazo, tanto para que la tecnologa

de las BCG se conozca, as como para

evaluar su comportamiento a partir de

datosdeoperacin.

169

Breves tcnicas

Hugo Prez Rebolledo[hpr@iie.org.mx]

Ahorro y uso eficiente de la energa: Alternativas para la reduccin del consumo residencial en tarifas DAC

Actualmente laenergaelctricaesunanecesidadentodos losprocesos industriales,en

comercios, en servicios y en todos loshogares,desde la iluminacinde las reashasta

paraellavado,planchado,enfriamientoycalentamiento,esdecir,enungrannmerode

procesosquepuedenincrementarlaproductividadenlasdiferentesreasdondeseutiliza,

ademsdelconfortqueproveen.

EnMxico,loscostosporconsumobsicoresidencialdeelectricidadseencuentranenel

promedio,comparadoconlosdeotrospases,deacuerdoaunestudiodelaInternational Energy Agency (IEA).Sinembargo,siseconsideraelcostoporaltoconsumoresidencialenMxico(tarifadealtoconsumo,DAC),stosseelevantresvecessucosto,porloque

representanunpuntomuy importantepara la implementacindemedidasdeahorroy

eficienciaenergticaennuestroshogares.

La reduccin del consumo de energa elctrica en los consumidores residenciales

respondeaestmuloseconmicos.Anivelinternacionalsehacenesfuerzosparalareduc-

cindelconsumo,desdeestudiosdelasmanerasdeusohastaprogramasdeahorrode

energa,recomendaciones,etiquetadoyretroalimentacindeconsumos.

Mejoresusosdelaenergaelctricaparaelahorro

Elconsumodeenergaelctricaenloshogaresesproductodelusodiariodeelectrodo-

msticoscomoelrefrigerador, televisor, lavadora,bombadeagua,ascomola ilumina-

cin,entreotros.Loselectrodomsticosdemayorconsumoenloshogaressonlailumi-

naciny los refrigeradores,conunporcentajeaproximadodel70%delconsumototal.

Sin embargo, cuando se utiliza el aire acondicionado, este consumopuede llegar a ser

superioralosdelosotrosequiposmencionados.Porello,enloshogares,elmayorpoten-

cialdeahorrodeenergaelctricasetieneenelusodelmparasahorradoras,refrigera-

doresy,encasodeusarse,aireacondicionadoconsellodeeficiencia.Ademsdeestos

equipos, se cuenta con lavadoras de alta eficiencia, planchas con control trmico para

apagarsecuandoalcanzansutemperaturadetrabajo,etc.Porestarazn,lamejorprctica

paraahorrarenergaenloshogaresestenerequiposeficientesbajonormasmexicanas.

Noobstante,unode losconsumosquenadieobservaeselde losequiposconectados

todoeltiempoalcontactoelctrico.Elconsumoelctricodelosequiposqueseencuen-

tranenesperadeserutilizados,comoeltelevisor,puedellegaravaloresdeentreel5%al

10%enelconsumototaldelhogar,encasosextremoshastael20%30%,dependiendo

del nmero de electrodomsticos de este tipo, por lo que se recomienda como buena

prcticaeldesconectarlosequiposquenoseutilizan.

Alternativas para la reduccin del consumo residencial en tarifas DAC

170

Boletn IIEoctubre-diciembre-2011Breves tcnicas

Adems,atravsdelasustitucindeelectrodomsticosineficientescomoalgunosrefri-

geradores,equiposdeaireacondicionadoytelevisores,sepuedenobtenerahorrossignifi-

cativosenelconsumodeenergaybajarelcostoporaltoconsumo.

Uso de tecnologas para el ahorro de energa elctrica

Elprincipaldesafoenmateriadeusoeficientey ahorrodeenerga enelmundoes el

reducirloscostosdenuevastecnologas.Actualmente,usarenergaproducidaporgenera-

doressolaresyvientopuederesultarnorentabledesdeelpuntodevistaeconmico,por

lostiemposderec