Proyecto para el ahorro de energía (página 2)

2.
Marco Problema

1-. Planteamiento Del
Problema.

A través de los tiempos el hombre se
ha valido de múltiples servicios que
le han proporcionado confort a su subsistencia, tal es el caso de
la energía
eléctrica que ha tenido un papel preponderante en el
desarrollo de
la sociedad
porque permite el avance de la tecnología en la vida
moderna, y a su vez ésta ofrece equipos cada vez
más sofisticados que brindan recreación, entretenimiento y comodidades,
demandando mayor cantidad de energía, como lo son los
electrodomésticos, los aires acondicionados, etc., que en
el ámbito residencial representan un papel primordial, ya
que cada día son más necesarios para facilitar las
labores tanto en el hogar como en el
trabajo.

Estos adelantos han hecho que el consumo de
energía eléctrica en las grandes ciudades haya
tenido un aumento paulatino en los últimos años,
tal como se observa en el gráfico N° 1,
caracterizándose principalmente en que la sociedad moderna
es creciente y altamente tecnificada y continúa en la
búsqueda de la comodidad, el desarrollo y el crecimiento
en todos los aspectos: La ciencia,
las guerras, las
medicinas, el trabajo, el
hogar, etc. Esto se constituye en un factor bastante preocupante
hoy en día, ya que es vital para la sociedad moderna,
porque representa la sangre que hace
mover los brazos de la tecnología y el desarrollo del
mundo. Y es donde se debe poner de manifiesto la necesidad de
reflexionar y pensar en no malgastar el uso de la energía
eléctrica.

Gráfico N° 1. Consumo relativo de
energía en el mundo.

Fuente: http://habitat.aq.upm.es/boletin/

Cabe destacar que la electricidad debe
ser generada, transportada, distribuida, medida y facturada, pero
todo este proceso
requiere de un sistema
eléctrico que debe mantenerse al día, donde se
incluye personal
especializado y alta tecnología en materiales y
equipos, tal como lo manifiesta Penissi (1993), "que es de suma
importancia el disponer de un sistema de distribución eléctrica que brinde
cierta confiabilidad, continuidad y seguridad a las
personas que habitan las viviendas".

México no está alejado de esta continuidad
y seguridad, porque el sector eléctrico tiene como
finalidad principal la satisfacción de los requerimientos
de energía eléctrica que demandan tanto la
colectividad como todas aquellas actividades orientadas al
desarrollo
económico y social del país. Para cumplir estos
objetivos las
empresas de
este sector, deben realizar todas o algunas de las etapas, como
lo son: Generación, transmisión,
distribución, y comercialización del servicio
eléctrico. En la actualidad estas empresas integran el
llamado sistema eléctrico interconectado en México. La
tabla N° 1 muestra las
estadísticas de producción y consumo de electricidad, en
México, en el período de 1947 a 1987, sin incluir a
los autoproductores. Observándose claramente el
crecimiento energético que se ha tenido en las
últimas décadas.

Tabla N° 1. Producción y consumo de
electricidad en México.

Fuente: Revista
"Energía e Industria",
Enero – Marzo 1989

Para 1997 la energía total generada
correspondió a 76.277 GWH, según la
Organización Nacional de Empresas Energéticas.
La capacidad de generación instalada del sistema
interconectado asciende a 19.031 MW, debido a los grandes
recursos
hidrológicos con que cuenta México, el 62 % del
total generado corresponde a energía proveniente de
centrales hidroeléctrica, el restante 38 % proviene de
céntrales termoeléctricas.

Es necesario enfatizar, que la energía
hidroeléctrica se crea gracias al caudal de grandes
ríos. Esta ha sido responsable de todo el peso de la
generación eléctrica en los últimos
años, pero en los actuales momentos, esta vital planta no
tiene la capacidad de satisfacer la demanda del
país, debido a que la ausencia de precipitaciones ha
reducido considerablemente el nivel de agua; ante
esta situación se están tomando medidas y se ha
comenzado una campaña educativa sobre el racionamiento y
uso eficiente de energía.

Aunque existen en el país siete plantas
principales de generación de electricidad -tanto
hidroeléctrica como termoeléctrica-, CFE aporta 70
% de la energía nacional, cuando la distribución
debería ser de 60 % de hidroelectricidad y 40 % de
termoelectricidad. Esto ha hecho al país muy dependiente
de una sola fuente, que hoy esta en problema. Si la sequía
no merma, para el 2015 esa central dejará de producir
5.000 gigavatios por horas al año –casi 50 % de la
energía eléctrica que consume el DF en un
año- para el sistema eléctrico interconectado que
cubre al territorio.

Así mismo, las plantas termoeléctricas que
necesitan quemar combustible, poseen unidades que trabajan con
gas y diesel,
y son muy poco utilizadas por su alto porcentaje de contaminación ambiental, pero en vista de
la situación en la que se ve envuelto el país con
respecto a la sequía y contaminación de agua se han tenido que
reactivar algunas de estas plantas, para esto, a mediados de este
año se comenzó a aplicar un plan de
contingencia. Como parte de ese plan, la Electricidad de Morelos
está aportando al sistema interconectado del país
un promedio de 100 gigavatios por hora al mes.

Por otra parte, esta problemática
energética que afronta el país evidencia una
tendencia hacia el incremento de las tarifas eléctricas,
como se muestra en la tabla N° 2

Pero para comienzo del año 2007 se produjo un
nuevo aumento en las tarifas eléctricas.

El nuevo pliego de tarifas eléctricas, en
vigencia éste servicio experimentará un aumento del
75 % para el área metropolitana y un 20 % promedio para el
resto del país. Esta disposición oficial tiene por
objetivo
revertir el consumo desproporcionado de electricidad en la
población, y al mismo tiempo
está dirigido a recompensar o castigar el buen uso de la
energía y lograr la meta de
ahorro en un
10 %, prevista por el gobierno, en
momentos en que el prolongado período de sequía
afecta la disponibilidad en la generación
hidroeléctrica.

El pliego tarifario del sector eléctrico contiene
aumentos tarifarios automáticos cercanos a los 30 %
promedio cada año. Dichos aumentos se deben a los factores
que intervienen en el calculo de las tarifas eléctricas,
donde se puede mencionar: Cargo por energía (Bs./KWH),
cargos por demandas (Bs./KVA), factor de ajuste por
variación inflacionaria (FAVI) y factor de ajuste por
combustible (FACE).

Gráfico N° 2. Costos de
explotación de energía eléctrica.

En el gráfico N° 2 se presenta una
variación hacia el aumento de los precios
mensuales de combustible y de energía de
sustitución, consideradas base fundamental para determinar
el costo de las
tarifas eléctricas.

Toda esta problemática manifiesta que aquella
poca preocupación que existía en México por
el consumo de electricidad, porque su precio era
bajo comparándolos con otros insumos, debe cambiar, ya que
a raíz de los ajustes inflacionarios y aumento de los
combustibles se presenta la interrogante si se sigue o no
malgastando el uso de la energía eléctrica; para
esto en muchos hogares se están tomando medidas para
disminuir los costos, por ejemplo apagar el televisor que no se
está viendo o las luces en las habitaciones desocupadas y
usar la lavadora con su carga máxima son algunas de las
medidas caseras que contribuyen a controlar el consumo de
energía eléctrica.

Pero en realidad esta problemática no sólo
se refleja en cosas domésticas, sino también en las
grandes corporaciones, donde la búsqueda de soluciones a
los constantes aumentos de electricidad y consumo de
energía eléctrica es más perentoria, ya que
esto representa mayor costo de facturación. En el caso de
organismos públicos, donde las soluciones son más
complejas, porque cada día se observa mayor desgaste, como
es el caso de calles, avenidas y plazas públicas, donde la
mayoría de los sistemas de
iluminación son del tipo incandescente de
más de 30 años, presentando problemas
como: la vida útil de los bombillos, que es corta; la
humedad, que hace que las luminarias se queman muy
rápidamente; los niveles de iluminación, que son
muy bajo, considerando también que funcionan casi todo el
día, debido a que los dispositivos de encendido
automáticos (Fotoceldas) se encuentran dañadas por
la falta de mantenimiento.

De igual manera en instituciones
educativas, como en escuelas, liceos e institutos universitarios
se presenta los problemas de derroches de energía
eléctrica, de los cuales podemos mencionar algunas: la
despreocupación por parte de todo el personal, en cuanto
al apagado de las luces y equipos que no se están
utilizando; el uso de lámparas incandescentes del tipo de
halógenos, de muy alto consumo de energía; el
envejecimiento y deterioro de materiales y equipos, los cuales
cumplen con su período de vida útil, tras el cual
deben ser reemplazados; la falta de mantenimiento; las conexiones
desproporcionadas, todo esto ocasiona interrupciones prolongadas
y costosas en el servicio de electricidad, que afecta directa e
indirectamente al personal que labora en dichas
instituciones.

Dentro de estas instituciones se encuentra el
Tecnológico de Monterrey que de igual forma no escapa a la
problemática antes manifestada, ya que posee los sistemas
eléctricos comúnmente utilizados, circuitos de
alumbrados, tomacorrientes, etc., que permiten conectar equipos
que demandan energía. En la tabla N° 3 se muestra un
estimado de la demanda que presenta dichos equipos.

Tabla N° 3. Estimado de la demanda de equipos en el
Tecnológico de Monterrey

Como se observa en la tabla anterior los aires
acondicionados, la iluminación y conexiones de
tomacorrientes son los que presentan mayor demanda de
energía en la institución. Si se considera el
tiempo de funcionamiento de estos equipos se obtiene el consumo
que presentan. Es el producto
directo de la energía eléctrica utilizada para la
generación de trabajo mecánico o generación
de calor
(potencia
activa) durante un tiempo determinado, multiplicado por la tarifa
Bs./kwh". Para esto se considera que los aires acondicionados
trabajan un período de 8 a 12 horas, igual que las
computadoras.
Pero uno de los grandes problemas que existen es en cuanto a
apagar las luces y los ventiladores de las aulas de clases, donde
se puede estimar un tiempo de funcionamiento de aproximadamente
15 horas, ya que el horario de actividades académicas
está comprendido desde las 7:15 A. M. Hasta las 9:45 P.
M., esto ocasiona un consumo como se muestra en la tabla N°
4. Se tomó como promedio 15 horas, pero la realidad es
otra, tal como se muestra más adelante.

Tabla N° 4. Estimado del consumo de energía
de los equipos

Como se observa en la tabla anterior, los aires
acondicionados representan un consumo de 36 %, mientras que los
sistemas de iluminación llegan al 52 %, siendo estos los
de mayor impacto en el consumo, ya que existe un descontrol en
cuanto apagado de las luces en la institución. Este alto
porcentaje de consumo en las luminarias se presenta porque las
mismas son del tipo convencional, es decir, de efectividad
relativamente baja y de alto consumo porque están formadas
por tubos fluorescentes de 40 W. En la tabla N° 5 se observa
la demanda que presentan las principales luminarias de la
institución.

Tabla N° 5. Demanda y tipo de luminarias

Esta tabla indica que hay luminarias de 4 tubos de 40 W,
con 2 balastos que consumen 16 W lo que hace un total de 192 W;
así mismo hay luminarias de 2 tubos de 40 W con 1 balasto
de 16 W, para una demanda de 96 W; también hay luminarias
de 1 tubo de 32 W con un balasto de 16 W, para un total de 48 W;
y algunas luminarias de 1 tubo de 22 W con un balasto de 8 W,
para 30 W; y por último en los talleres existen luminarias
del tipo luz mixta de 250 W. Cabe destacar que los balastos que
poseen las luminarias son del tipo electromagnéticos de
muy alto consumo y gran cantidad de desprendimiento de
calor.

En la actualidad existen equipos de muy buena
tecnología que pueden utilizarse para reducir el consumo
de energía por iluminación que presenta la
institución, tal es el caso de lámparas
fluorescentes de 32 W y balastos electrónicos de 2 W, con
los mismo índices de iluminación. Si se considera
la sustitución de equipos más rendidores como los
mencionados anteriormente, se tienen ahorros como los mostrados
en la siguiente tabla.

Tabla N° 6. Demanda de nuevas luminarias.

Según la tabla anterior se tiene que las
luminarias de 4*32 no demandaría 192 W, sino 132,
lográndose un ahorro de 60 W, así para la de 2*32
que permitiría un ahorro de 30 W y la 1*32 un ahorro de 14
W. El modelo de 1*22
no se considera por existir solo unas cuantas en la
institución.

No sólo se encuentra, Tecnológico de
Monterrey, la problemática de las luces convencionales,
sino también la existencia de innumerables conexiones
eléctricas que no están acordes a las normas de
seguridad exigidas y que están ocasionando fallas al
sistema eléctrico, de las cuales se pueden
mencionar:

Falla de alumbrado en las áreas externas e
internas, producto del deterioro del sistema eléctrico,
falta de breaker, cinta adhesivas, entre otros, todo por la falta
de mantenimiento, es decir que existen roturas de los cables que
ocasionan cortos circuitos en las conexiones y empalmes, trayendo
como consecuencia daños a los equipos del alumbrado,
quemas de luminarias, eliminación parcial del servicio
eléctrico en las áreas externas e internas y sus
alrededores, gastos y costos a
la institución, ya que esta debe adquirir los equipos para
instalarlo, a través del personal obrero, ocasionando
pérdida de tiempo, entre otras.

Las conexiones desproporcionadas de circuitos de
tomacorrientes y alumbrados dentro de la institución, han
creado un desbalance total en los sistemas de distribución
eléctrica ocasionando daños a los equipos
allí conectados y también pérdidas de
energía sin uso. Tal como lo manifiesta el Código
Eléctrico Nacional, CEN (1981), "la carga máxima de
desequilibrio del neutro de un alimentador será la carga
máxima conectada entre el neutro y cualquiera de los
conductores activos…". Esta
cita establece que la corriente que circula por el conductor
neutro esta relacionada con la corriente de los conductores
activos. Según algunas medidas que se han realizado
durante las actividades académicas en los turnos
mañana, tarde y noche por varias semanas se demuestra que
la corriente de carga midió 230 Amperios en promedio y el
neutro midió 56 Amperios, observándose una
corriente muy alta comparándola con la de las fases, esto
pone de manifiesto un desbalance de carga en los tableros de
distribución de energía eléctrica que tiene
la institución.

Ante toda esta situación energética, los
aumentos globales del consumo de energía eléctrica
y en las tarifas eléctricas, el derroche de energía
en las instituciones educativas, el mal uso de la energía,
la despreocupación que se tiene sobre la misma, la falta
de mantenimiento y así como la falta de inversión para mejorar dicho servicio, se
ha hecho impostergable la necesidad de plantear una política de ahorro de
energía a todos los niveles de las instituciones
educativas, para tomar conciencia y
comenzar a optimizar el consumo de energía. En lo que
respecta al Tecnológico de Monterrey se ha tomado la
decisión de iniciar un proyecto para
tratar de disminuir el consumo de energía
eléctrica, por concepto de
iluminación, ya que representa el mayor impacto en el
consumo de la institución y el balance de los sistemas de
distribución.

El proyecto tratará en primera instancia de
mostrar todas aquellas estrategias que
ayuden a reducir el consumo de energía, a través de
un programa que
contendrá los aspectos más relevantes sobre un
alumbrado eficiente y la concientización acerca de la
utilización de productos de
bajo consumo en donde la población, en general,
estarían consumiendo menos, lo que resultaría en un
equilibrio
entre la oferta y la
demanda de energía y un consecuente ahorro.

Objetivos de la Investigación

Objetivo general:

Diseñar un programa de ahorro de energía
eléctrica en los sistemas de iluminación del
Tecnológico de Monterrey

Objetivos específicos

Realizar un diagnostico del sistema de energía
eléctrica de iluminación en el Tecnológico
de Monterrey

Describir los equipos de iluminación que se deben
usar para lograr un ahorro en el consumo de
energía.

Establecer y delimitar los lineamientos del programa
para el ahorro de energía.

Justificación e Importancia de la
Investigación

Para la gran mayoría de los mexicanos, la
electricidad es algo que esta siempre disponible, se aprieta el
interruptor y se prende, se enchufa un artefacto
electrodoméstico y este funciona, pero pocos saben
cómo se genera y se transmite la energía
eléctrica. No están conscientes de que
detrás de esos agujeros o de esos botones en la pared hay
un largo camino, una gran infraestructura que puede ser afectada
por factores climáticos, políticos,
económicos o sociales.

Ahora los mexicanos están muy preocupados por que
actualmente existe un déficit de energía
eléctrica, producto de la incesante sequía,
pudiéndose resolverse con la ayuda de todos los
consumidores, si los mexicanos contribuyen con un ahorro de 5 %
en el consumo hogareño y eso se suma a las otras medidas
que se han tomado, sería suficiente para aminorar la
contingencia y evitar los apagones del año que viene. Se
quiere decir que la sequía imperante, no
presentaría ningún problema, si los mexicanos
contribuyeran al ahorro. Es por eso que se presenta la
posibilidad de realizar esta investigación, que tratará de
plantear algunas soluciones al constante aumento del consumo de
energía eléctrica, tomando como base del estudio al
Tecnológico de Monterrey, el cual servirá como un
aporte teórico para las posibles mejoras de la
infraestructura eléctrica.

Además, el deterioro de las instalaciones
eléctricas del Tecnológico de Monterrey y la
deficiencia en cuanto a la iluminación hace que la misma
no cumpla con la visión que tiene planteada, ser
reconocido como el mejor Instituto Tecnológico del
Estado de
Morelos y estar entre los mejores del país, ya que esto
representa debilitamiento tanto en lo social, económico e
institucional. Así mismo es de suma importancia plantear
un programa de ahorro de energía, debido a que se esta en
un mundo cambiante donde los costos de la tarifa eléctrica
van en constante aumento y si se tienen equipos más
eficientes y rendidores, diseñados con los esquemas de
ahorro de energía, que en la actualidad es tema sumamente
importante, no representaría un impacto económico
muy fuerte, el hecho de aumentar las tarifas por concepto de
electricidad y por ende los costos de la misma.

También tendríamos, en rasgos generales,
como resultado de la conservación de energía la
preservación del medio
ambiente, pues:

• Menos hidroeléctricas implican menos deforestación.
• La menor generación de energía
  nuclear tiene como resultado menor radiación y menores riesgos.
• Menos termoeléctricas implican menos
  contaminación.

Alcance y delimitación de la
Investigación

Ahorrar energía eléctrica no es reducir el
nivel de bienestar o grado de satisfacción de las
diferentes necesidades, sino por el contrario es dar lugar a una
reflexión y un cambio en los
comportamientos que conduzcan a un uso racional de la misma. Es
por esto que el uso racional y efectivo de la energía para
minimizar costos y destacar las situaciones competitivas se
presenta como el objetivo principal de un programa de ahorro de
energía, donde se consideran estrategias para el ahorro,
las áreas pertinentes al programa, presupuestos y
estimaciones de ahorro, etc.

Para el caso específico del Tecnológico de
Monterrey el programa de ahorro de energía
eléctrica permitirá obtener el mejor costo
beneficio de los sistemas de iluminación, ya que se
considerará la sustitución de todas las luminarias
que presentan bajo rendimiento, también se tratará
de obtener un sistema de distribución de energía
eléctrica que este acorde a las normas de seguridad
exigidas por el CEN, haciendo un balance total de todos los
tableros eléctricos. De esta manera se estarían
resolviendo la mayoría de los problemas eléctricos
que se presentan en la institución. Así mismo, este
programa contendrá los aspectos más relevantes
sobre un alumbrado eficiente, donde se tiene: Diseño
eficiente y bajo normas, uso apropiado de lámparas,
balastos adecuados y mantenimiento frecuente al sistema
eléctrico.

Por lo que se ha visto la iluminación es la
responsable por más o menos un 20 por ciento del consumo
de energía, abarcando en este número la industria,
el comercio y las
residencias. Muchas son las posibilidades de reducción del
consumo de energía que se gasta en iluminación,
desde el simple cambio de una lámpara hasta la
implementación de nuevos sistemas con equipamiento
electrónico inteligentes. En este sentido, todos los
equipos que se requieren en el hogar, los de iluminación
representan el 40 % del consumo total. Tal como se muestra en el
siguiente gráfico.

Gráfico N° 3. Consumo de
equipos eléctricos en el hogar

Pensando en ello se desarrolló tecnología
de bajo consumo de energía, lámparas, balastos,
controles electrónicos y sistemas de iluminación
que ahorran energía, tienen una mayor duración y
ayudan, de esta forma, a evitar riesgos de suministro. Por estos,
en el programa de ahorro de energía, se
considerarán los sistemas de iluminación, porque se
demostró anteriormente que los mismos son los que mayor
consumo presentan en la institución y es en el alumbrado
donde aplicando las nuevas técnicas
se puede lograr un ahorro considerable de electricidad y por ende
los recursos.

De igual forma, existen estimados que arrojan que por
cada tres vatios que se ahorran en iluminación, se ahorra
uno en aire
acondicionado. Esta aseveración no es del todo falsa,
ya que gran parte de la iluminación de una lámpara
se convierte en calor y si esta colocada en una oficina, es
compensada por el aire
acondicionado. Por estos detalles se considera el modelo en
términos de la iluminación. Para la
aplicación de este programa se considerará un
período de actividad académica, como por ejemplo el
período Febrero – Agosto de 2008.

3. Marco Teórico

Antecedentes
Es difícil predecir los resultados de la adecuada administración de la energía, puesto
que éstos varían ampliamente debido a la naturaleza de
la actividad, ubicación geográfica, procedimientos de
facturación de la empresa local
de servicio eléctrico y otros factores. Sin embargo, los
ahorros en energía consumidas han llegado hasta un 70 %
sobre costos originales y parecen seguir ascendiendo. En muchas
publicaciones se mencionan estudios de casos con ahorro del 40 %,
de los cuales se pueden mencionar:

Ortiz (1993), en la torre Pequiven Caracas crea el
proyecto "Diseño, operación, mantenimiento y uso
tendente a disminuir los costos totales del consumo
eléctrico, tomando en cuenta factores ambiéntales
operacionales y ergonómico. El proyecto planteaba los
siguientes puntos:

• Reducir los índices de iluminación en
  oficinas y pasillos, los cuales indicaban una cantidad de 1200
  Lux, lo que la norma recomendaba 150 Lux.
• Se decidió apagar los equipos de aire
  acondicionado durante los fines de semanas y días
  feriados.
• Los tubos que utilizaban eran de 40 W y existen otros
  más eficientes de 32 W. Normalmente la lámpara
  tiene un balasto de 16 W, pero hay balastos electrónicos
  que consumen uno o dos vatios, así que se decidió
  colocar tubos de 32 W y balastos
  electrónicos.
• También se colocaron sensores de
  ocupación, los cuales disponen de un detector infrarrojo
  para captar el movimiento
  del calor, es decir que si en período determinado el
  sensor de ocupación no detecta el calor de un cuerpo en
  movimiento, interpreta que en esa área no hay gente y
  automáticamente apaga la luz. En 1993 cuando se
  comenzó el proyecto la torre consumía 1.200.000
  KWH con un costo de 10.500.000 Bs., después de unos
  meses el consumo bajó a 950.000 KWH y las facturas se
  mantienen, para la fecha, en el orden de los 11 millones de
  bolívares al mes.

Bidiskan (1994), junto con GENTE, generación de
tecnología, la empresa pionera
en Venezuela en
área de administración racional de la
energía, demostró que a través de la
automatización es posible ahorrar
energía. Motivado por el alza incesante de los costos
asociados al consumo de electricidad, emprendió un
proyecto para optimizar la utilización de la
energía eléctrica en el centro Sabana Grande. En
una auditoria energética se demostró que el 55 %
del consumo del centro comercial era debido al aire
acondicionado, razón que determinó el área
de servicios que debería ser atacado en primer orden y
como solución se planteo "Automatizar los equipos de
climatización del centro comercial". Este sistema de
control le
produjo a los inquilinos del centro comercial ahorros en el orden
de los 10,5 millones de bolívares con un sistema de
retorno de inversión de tan solo doce (12)
meses.

Santana (1995), líder
del proyecto de ahorro de energía en la empresa CORPOVEN,
filial de Petróleos de Venezuela, emprendió a
través de su Gerencia de
Mantenimiento y con la finalidad de minimizar costos de
operación un proyecto para ahorro de energía,
optimizando la iluminación de su edificio sede en Caracas.
Como primera etapa del proyecto, se compararon los niveles de
iluminación existentes con los estándares o niveles
de iluminación requeridos y aprobados por instituciones
tales como IESNA, Ilumination Engineering Society, Covenin, etc.,
a través de este estudio se concluyó que las
áreas estaban sobre iluminadas, lo que permitió la
eliminación de aproximadamente el 27 % de las luminarias
existentes. Como segunda etapa del proyecto, se procedió
con implementación de tecnología de punta,
instalándose 2000 reflectores especulares, los cuales son
pantallas parabólicas de aluminio
anodizado, altamente reflectivas y geométricamente
diseñadas para maximizar la calidad de la
iluminación sobre las áreas de trabajo.
Considerando el hecho de que cada luminaria de 4*40 W (4 tubos de
40 W) consume 192 W y eran sometida a un régimen de
trabajo de doce (12) horas diarias, durante veinte días al
mes, se obtiene un consumo de 92.160 KWH por concepto de
iluminación, considerando todas las luminarias. Con la
instalación de los reflectores fue posible disminuir el
consumo asociado a luminarias repotenciadas a tan solo 46.080
KWH. La implementación de este proyecto en sus dos etapas,
produjo a CORPOVEN en el primer año, ahorros recurrentes
en el orden de los doce millones de bolívares (12.000.000
Bs.) y el tiempo de retorno de la inversión estaba
proyectada a dieciséis meses.

Ruedas (1997), Coordinador Académico y de
Investigación de la Universidad de la
Salle Bajío, México hizo un proyecto de ahorro de
energía eléctrica por iluminación en dicha
Universidad, cuya evaluación
arrojó como resultado que en el campus principal de la
Universidad es posible, mediante medidas adecuadas, ahorrar hasta
un 30% del consumo de electricidad por concepto de alumbrado.
Considerando que en algunas áreas se mantendrá el
consumo con una mejor iluminación. El ahorro en
electricidad por iluminación se logra a partir del
reconocimiento del problema en el ámbito de las
direcciones.

González (1998), en Cuba inicia un
Programa de Ahorro de Electricidad (PAEC), caracterizado por el
chequeo y control de los derrochadores por parte de los grupos del
programa que funciona en cada territorio. Este como jefe nacional
del PAEC, precisó que estas medidas tienen como
propósito continuar con la disminución del gasto de
corriente, con énfasis en los 1700 grandes consumidores de
la nación,
los cuales gastan el 40 % de la energía generada en el
sector estatal. Así mismo, es primordial el
perfeccionamiento del PAEC entre los estudiantes, de manera que
se incentive la cultura del
ahorro en los escolares desde los grados iniciales. La puesta en
vigor del PAEC posibilitó un considerable ahorro de
energía en los últimos tres años. Basta
señalar que si se hubieran mantenido los niveles de gastos
de electricidad de 1997, el país hubiera generado 265.000
MWH más de los previstos y consumido 71.000 toneladas de
combustible por encima de lo planificado.

En lo que respecta al Tecnológico de Monterrey no
se ha realizado ningún trabajo de investigación
relacionado con el ahorro de energía eléctrica, en
tal sentido el desarrollo de este programa se hace novedoso y de
gran importancia para la institución, ya que busca de una
u otra manera controlar el gasto desproporcionado de
energía eléctrica.

Definiciones Eléctricas
Básicas

El sistema eléctrico y sus características
abarca no solamente los diversos tipos de equipos que se usan y
su agrupación para conformar la carga, sino también
el grupo de
consumidores que integran un sector. Antes de proceder al
diagnóstico y estudio de carga es necesario
definir las relaciones más importantes y
útiles.

Potencia activa

Es la razón a la cual se efectúa el
trabajo útil en un circuito eléctrico. La unidad
que por lo regular se usa es el vatio (W) o kilovatio (KW). El
kilovatio-hora representa la potencia eléctrica de un
kilovatio actuando en un intervalo de una hora; así pues,
éste representa una medida del trabajo total que realiza
un circuito eléctrico. La representación matemática
de esta potencia trifásica está dada por la Ec.
2.1

 2.1

Potencia reactiva

Es la potencia que no se traduce en trabajo útil,
pero representa la interacción de la energía
magnética que hace posible el funcionamiento de las
máquinas
eléctricas. Se representa en los sistemas de potencia,
como una reactancia. Esta reactancia se expresa en ohmio al igual
que la resistencia y la
energía que interviene en ella en kilo – voltios
– amperios – reactivos (Kvar), y está dada por la
siguiente ecuación:

 2.2

Potencia aparente

Es la potencia suministrada por la fuente de
energía (CADAFE) y se obtiene como la suma factorial de la
potencia activa y reactiva. El conjunto de ellas forma el llamado
triángulo de potencia. La unidad de medida se expresa en
voltios – amperios (VA) y está dada por la siguiente
ecuación:

 2.3

Demanda

La demanda de una instalación o sistema es la
carga en las terminales receptoras tomada en un valor medio a
determinado intervalo. En esta definición se entiende por
carga la que se mide en términos de potencia (aparente,
activa, reactiva) o de intensidad de corriente. El período
durante el cual se toma el valor medio se denomina intervalo de
demanda y es establecido por la aplicación
específica que se considere, la cual se puede determinar
por las constantes térmicas de los aparatos o por la
duración de la carga.
La demanda depende del monto mayor incurrido de acuerdo a los
siguientes criterios:

• Demanda mínima.
• Demanda máxima
• Demanda asignada contratada.

Demanda mínima

Corresponde al cargo que se efectúa en aquellos
casos en que la demanda leída en el mes, es menor a la
demanda mínima de la tarifa y demanda asignada
contratada.

Demanda máxima

Corresponde a la lectura
máxima registrada durante el período de un
mes.

Demanda contratada

Es la demanda de referencia contratada por la empresa
para ser suministrada, y se considera la demanda máxima
incurrida en cualquiera de los meses previos como referencia para
su asignación.

Carga conectada

La carga conectada es la suma de los valores
nominales de todas las cargas del consumidor que
tienen probabilidad de
estar en servicio al mismo tiempo para producir una demanda
máxima. La carga conectada se puede referir tanto a una
parte como al total del sistema y se puede expresar en vatios,
kilovatios, amperes, HP, kilovoltios – amperes, entre otros,
dependiendo de las necesidades y requerimientos del
estudio.

Facturación de energía
eléctrica

Es la forma de expresar y saber la cantidad de
energía eléctrica que se ha consumido en un
período de un mes y los costos que representa,
según las tarifas que se tenga. La forma de realizar la
facturación consiste en el cargo por consumo de
energía (KWH) y por demanda (KW).
Además se presenta una serie de implicaciones que deben
ser comprendidas por las personas responsables de la
instalación.

Cargo por consumo de energía

Es el producto directo de la energía
eléctrica utilizada para la generación de trabajo
mecánico o generación de calor (potencia activa)
durante un tiempo determinado, multiplicado por la tarifa
(Bs./KWH).
Para obtener reducciones en este concepto se debe asegurar que
aquellos equipos que estén utilizando la energía
eléctrica, produzcan un trabajo mecánico o generen
un calor, que luego pueda contabilizarse como parte del producto
terminado, es decir darles un uso productivo.

Cargo por demanda

El cargo por demanda tiene implicaciones que penalizan
el mal uso de la energía eléctrica, ya sea por
falta de control de operación de la planta (picos de
demanda), o por el uso indebido que se le puede dar a la
energía, es decir un bajo factor de potencia. En el cargo
por demanda es donde hay lugar a posibles reducciones y esto
depende en gran medida de la comprensión que se tenga de
algunos aspectos técnicos. Se debe mencionar que la
demanda es registrada por un medidor, el cual requiere de una
lectura
sostenida superior a la registrada previamente. Esto es, en otras
palabras, aquellos picos de demandas instantáneas
originados por el arranque de motores o
máquinas.

Descripción De Nuevos Equipos De
Iluminación

En la actualidad existen equipos de alta
tecnología que pueden utilizarse para reducir el consumo
de energía por iluminación, tal es el caso de
lámparas fluorescentes de 32 W y balastos
electrónicos de 2 W, con los mismos índices de
iluminación. A continuación se realiza una descripción de algunos equipos de
tecnología moderna considerados claves para el ahorro de
energía eléctrica.

Tubos fluorescentes TL – 80

Una mezcla de fósforos de tierras raras
combinados en un tubo de una pulgada de diámetro hacen
posible que los tubos TL – 80 produzcan una emisión
de luz de 3.050 lúmenes, eficacia mayores
de 100 lúmenes por wattios (LPW) y un índice de
rendimiento de color de 85 %.
Los nuevos tubos fluorescentes TL-80 combinan las mejores
características de alta emisión de luz,
mantenimiento del flujo luminoso y rendimiento de color que los
convierten en la elección ideal para ser usados en la
iluminación de nuevas instalaciones o como sustituto de
tubos convencionales en sistemas existentes. Se encuentran
disponibles en cualquier tamaño (2´, 3´,
4´ y 5´) con temperaturas de color (3000 °K, 3500
°K y 4100 °K).

Características

• Reducción del consumo de energía
  eléctrica y de los costos operativos, los tubos tienen
  una potencia de trabajo de 32 W, ahorrándose 8 W, con
  respecto al tubo convencional.
• Eficacia luminosa, mayor de 100 LPW, uso más
  eficiente de la energía y menor costo.
• Alta emisión de luz e incremento en los
  niveles de iluminación, proporcionando mayor
  visibilidad, por lo cual se pueden sustituir 2 tubos
  convencionales por 1 tubo TL-80, con el mismo índice de
  iluminación. Esto trae como consecuencia la
  disminución de la cantidad de luminarias requeridas.
  Una mayor eficiencia se
  consigue cuando se unen el tubo TL-80 con el balasto
  electrónico de operación paralela.

Aplicación

La familia TL
– 80 es ideal para edificios de oficinas, tiendas,
hospitales y otras aplicaciones donde el ahorro de energía
eléctrica y la calidad en la iluminación sean
factores importantes. Los tubos F17T8 y F32T8 de la familia TL
– 80 son ideales para su uso en sustitución de tubos
existentes en luminarias convencionales de 2´ x 2´ y
2´ x 4´, respectivamente.

Balastos electrónicos

Al igual que los transformadores
electromagnéticos, son la fuente de alimentación para las
lámparas fluorescentes, pero debido a los avances
tecnológicos presentan mejoras notables con respecto a
los balastos convencionales.

Características

• Ahorran energía: Garantizan mayor eficiencia
  lumínica a un menor consumo de potencia, ya que han sido
  diseñados para maximizar la corriente a suministrar a la
  lámpara y minimizar las pérdidas de
  energía o la disipación de potencia en el balasto
  mismo. No consume potencia cuando todas las lámparas del
  circuito están quemadas. La potencia de trabajo de un
  balasto electrónico es de 2 W, traduciéndose en
  un ahorro de 14 W, con respecto al tradicional.
• Conexión paralela: Diseñado para
  operación en conexión paralela, lo que implica
  funcionamiento independiente de cada lámpara. Si una
  lámpara o tubo fluorescente se quema el otro permanece
  encendido.
• Mayor vida útil, protección
  térmica: Los balastos electrónicos están
  provistos internamente de una protección térmica,
  la cual desconecta al balasto cuando trabaja en condiciones de
  operación en las que se exceda la temperatura
  permisible. Esta protección térmica prolonga la
  vida útil del balasto y evitará posibles accidentes
  en una edificación.
• Alto factor de potencia: Igual a 0.99
• Menos ruido: Los
  equipos eléctricos, incluyendo la mayoría de los
  balastos para lámparas fluorescentes, producen ruido. El
  ruido del balasto se convertirá en molestia cuando el
  mismo exceda al nivel de ruido propio de un ambiente de
  trabajo. Debido a sus características de diseño y
  principio de funcionamiento, los balastos electrónicos
  producen 70 % menos ruido que los balastos
  electromagnéticos.
• Eliminación del "parpadeo" en las
  lámparas fluorescentes: Asociado también al
  diseño de estado sólido del balasto
  electrónico, el mismo proporciona a su salida un voltaje
  a frecuencias que oscilan en el rango de los 20 a 35 Khz. Por
  esta cualidad, el molesto "parpadeo" u oscilación que
  observamos en las lámparas, es eliminado, mejorando el
  confort visual.