Proyecto para el ahorro de energía (página 3)

Balasto para la familia TL
– 80

Los tubos TL – 80 debido a su corriente de
operación de 0,265 amperios requieren de balastos
especiales que son diferentes de los balastos convencionales
usados para tubos T12. Esto es aplicable a cualquier tubo de una
pulgada. Existen balastos electromagnéticos o
electrónicos para su uso con tubos T8 en voltajes de 120 V
ó 277 V, que son ofrecidos por varios fabricantes. Sin
embargo, una eficiencia de
más de 100 LPW sólo es conseguida cuando se unen el
tubo TL – 80 con balastos electrónicos de
operación paralela. Esta es la combinación
perfecta: Tubo TL – 80 balastos electrónicos en
paralelo para construir el sistema TL
– 80.

Reflectores especulares

Son láminas dobladas de aluminio
anodizado 99% puro, con apariencia de espejo (su reflectividad es
superior al 85 %). Se instalan dentro de las luminarias para
aumentar su eficiencia lumínica. Su forma
geométrica redobla la luz a los lugares
donde se necesita; no hay disminución en la calidad de la
iluminación.

Características

• Reducen a la mitad el número de tubos y
  balastos en cada luminaria, ahorrando el 50% de electricidad.
• Entregan más luz usando menos
  electricidad.
• Al generar 50% menos calor, las
  lámparas modificadas disminuyen la demanda de
  aire
  acondicionado.
• Los balastos y los tubos trabajan a menor temperatura,
  lo que aumenta su vida útil y su eficiencia.
• Con 50% menos de tubos y balastos, los costos de
  mantenimiento y reposición se reducen a
  la mitad, permitiendo menos horas del personal de
  mantenimiento dedicadas a reemplazar tubos.

Control De Iluminación

Además de aprovechar al máximo hasta el
último vatio consumo por
una lámpara y de consumir niveles mínimos de
energía, ¿qué más se puede hacer para
ahorrar electricidad? La respuesta se encuentra
prácticamente en la punta de las manos: Apagar las luces.
A pesar de todos los medios y
dispositivos creados para ahorrar energía, apagar las
luces sigue siendo la manera más efectiva de disminuir el
consumo de capital y
energía. Sin embargo, hacerlo implica la
participación del ser humano y lamentablemente no siempre
se puede confiar en él. Para esto se han creado
dispositivos de control de
iluminación.
Los controles de iluminación están constituidos por
sistemas que
incluyen contadores de tiempo o
sensores en
los interruptores y reductores de lámparas, de manera que
no sea necesaria la participación del hombre para
encenderlas y apagarlas. Estos sistemas pueden ser utilizados
individualmente o en conjunto. Por ejemplo, en una oficina con gran
incidencia de luz natural y transito de personas es posible
instalar sensores de iluminación para que las luces se
apaguen si la luz natural supera los niveles mínimos de
iluminación establecidos.

Así mismo, en una habitación se puede
conectar un sistema con sensores para que las luces se enciendan
o apaguen frente a la presencia o ausencia de personas. Por
último, es posible incluir contadores de tiempo para que
las luces se apaguen en una hora determinada del
día.

Sensores de ocupación

Los sensores de ocupación son dispositivos de
control que se encargan de encender / apagar
automáticamente las cargas eléctricas en
áreas de trabajo, en
función
de la presencia humana. Cuando exista ocupación las luces
serán encendidas, de lo contrario se apagarán.
Existen varios tipos:
Sensores infrarrojos (PIR): Detectan ocupación, al sensar
cambios en el patrón de energía infrarroja, es
decir al percibir la diferencia entre el calor emitido por el
cuerpo humano
y el calor existente en el espacio controlado.
Sensores ultrasónicos: Son sensores volumétricos de
movimiento,
los cuales detectan ocupación utilizando el principio de
Doppler. Los sensores emiten ondas sonoras a
alta frecuencia (fuera de rango auditivo del oído
humano) y miden el tiempo que transcurre hasta que retorna
nuevamente al sensor. La presencia humana en el espacio
controlado, traerá como consecuencia que estas ondas
retornen a mayor o menor frecuencia, lo que comúnmente se
denomina cambio
Doppler, y en esta forma es detectada la ocupación.
Sensores de tecnología dual:
Estos sensores combinan ambos métodos de
detección: por calor (PIR) y ultrasónico,
obteniendo como resultado un sensor con mayor sensibilidad y
radio de
cobertura.

Los sensores de ocupación permiten reducir el
tiempo de funcionamiento de las lámparas fluorescentes;
con estos sensores se puede reducir el tiempo de operación
de las lámparas a un máximo de 8 horas diarias y 20
días del mes.

Aspectos Básicos De Un Programa De
Ahorro De
Energía

Un programa de ahorro se presenta como los pasos
sistemáticos para la obtención de resultados,
así como estrategias que
deben seguirse y acciones
principales que deben ejecutarse a fin de lograr o rebasar los
objetivos
establecidos; en este sentido se presenta a través de la
conservación y administración de la energía, que es
el uso racional y efectivo de la misma para maximizar beneficios
(minimizar costos) y destacar las situaciones competitivas. De
hecho cualquier actividad que conlleve al uso racional y juicioso
de la energía, nivelación de demanda para minimizar
las facturas de electricidad se consideran administración de
energía.

El objetivo
principal de la
administración de la energía es el mejoramiento
continuo del beneficio y la intensificación de la
posición competitiva, pero junto con esta meta se tienen
algunos objetivos subsidiarios:

• Conservación de la energía
• Excelentes comunicaciones en asuntos de
  energía.
• Supervisión eficaz de la
  energía.
• Mantenimiento de los recursos.
• Incorporación de nuevos equipos y servicios
  durante las restricciones total o parcial del servicio
  eléctrico.

Cumpliendo con estos objetivos a cabalidad se pueden
obtener resultados considerables, tal como lo muestra la
siguiente tabla.

Tabla N° 7. Resultados de un programa de
administración de energía

Es vital que la administración esté
consagrada al concepto de
administración de energía, y lo más
importante es que ello debe ponerse de manifiesto. En estos actos
la administración puede mostrar por qué es
necesario el programa, qué resultados se esperan y lo que
ellos significan para el personal empleado. Finalmente para que
un programa tenga éxito
es necesario que el personal se interese en participar. El
personal conoce mejor que nadie su trabajo y con frecuencia puede
contribuir con ideas que signifiquen ahorros sustanciales. En la
tabla siguiente se muestran algunos motivos para considerar la
administración de energía.

Tabla N° 8. Motivos para fomentar la
administración de energía

4.
Marco Metodológico

Tipo De Investigación

De acuerdo al problema planteado referido a un programa
de ahorro de energía por iluminación, se
incorporó el tipo de investigación denominado Proyecto
Factible. El mismo consiste, en una proposición sustentada
en un modelo
operativo factible, orientada a resolver un problema planteado o
a satisfacer necesidades en una Institución o campo de
interés
nacional. Esta modalidad se presenta por la necesidad de
incorporar una solución al problema del alto consumo de
electricidad de la institución, y así garantizar
que la misma ofrezca un servicio óptimo con una
minimización de costos. Dicha minimización incluye
estrategias oportunas, eficientes y eficaces para asegurar la
continuidad del servicio eléctrico de una manera
satisfactoria y beneficiosa.

Diseño De La Investigación

El diseño
de la investigación se define, como el plan global de
investigación que integra de un modo coherente y
adecuadamente correctas técnicas
de recogida de datos a utilizar,
análisis previsto y objetivos, el
diseño de una investigación intenta dar de una
manera clara y no ambigua respuestas a las preguntas planteada en
la misma. Tomándose en cuenta los objetivos propuestos
para este proyecto se consideró una investigación
de campo, ya que permite no sólo observar, sino
recolectar los datos directamente de la realidad objeto de
estudio.

De tal manera se puede establecer que el diseño
de un programa de ahorro de energía en los sistemas de
iluminación se adecua a los propósitos de una
investigación de campo no experimental.

Población O Universo De
Estudio

La población comprende el sistema de
iluminación compuesto por todas aquellas luminarias que
están instaladas en el Tecnológico de Monterrey.
Universo se define como el conjunto de unidades físicas
(personas u objetos) a las cuales se les mide una o más
características. En las instituciones
educativas existen una gran variedad de luminarias, en donde se
pueden observar luminarias del tipo 4*40 W, 2*40W, 1*32, 1*22 y
de luz mixta, las cuales son todas consideradas partes de la
población en estudio, que representa la cantidad de 164
luminarias.

Instrumentos Y Técnicas De La Recolección
De La Información

Para el diseño de un programa de ahorro de
energía eléctrica por iluminación en las
instalaciones de un instituto educativo, enmarcado dentro de la
modalidad de los llamados Proyectos
Factible, y considerando los objetivos propuestos para tal fin,
se usaron una serie de instrumentos y técnicas de
recolección de la información, orientada hacia el alcance de
los mismos. Para tal efecto se consideró en tres partes
fundamentales.

La primera parte está referida a la
delimitación de los aspectos teóricos de la
investigación, donde se incluyen la formulación y
delimitación de la investigación, definición
de los objetivos propuestos, elaboración del marco
teórico, entre otros. Esta parte está basada en
la revisión bibliográfica de libros,
revistas, folletos, informes,
tesis,
periódicos, entre otros, que permitieron darle mayor
definición al trabajo, y donde se usaron técnicas
documentales como: la observación documental, presentación
resumida, resumen analítico y análisis
crítico, de igual forma se utilizaron técnicas como
el subrayado, fichaje, bibliografía, de citas y
notas de referencia bibliográfica y de ampliación
de textos, construcción y presentación de
índices, presentación de cuadros, gráficos e ilustraciones.

La segunda parte está referida a la
revisión completa y detallada de todas las instalaciones
eléctricas de iluminación de la
institución, a través de la técnica de
observación directa, para así tener una idea de la
situación presentada. Usando el instrumento de la lista de
cotejo. Se realizaron mediciones en diferentes puntos
estratégicos para verificar los parámetros voltaje,
corriente y así obtener el consumo de energía por
iluminación que presenta la institución, usando
instrumentos como Voltímetros, Amperímetros,
Vatímetros, etc. Se recopiló información
técnica de los diferentes equipos de iluminación,
tubos fluorescentes, balastos electrónicos, suministrado
por empresas como
Phillips, Westinghouse, General Electric, etc.

Y por última etapa, basándose en el
consumo por luminarias se hizo una propuesta para la
sustitución de equipos y así poder
establecer las posibles mejoras, finalizando con la
presentación de presente proyecto.

5.
Marco diagnóstico del sistema
eléctrico

Sistema Eléctrico Actual

El Tecnológico de Monterrey campus Cuernavaca fue
creado el El 11 de agosto de 1980, ofreciendo las carreras de
Licenciado en Creación y Desarrollo de
Empresas, Licenciado en Contaduría Pública y
Finanzas,
Licenciado en Periodismo y
Medios de Información, Licenciado en Ciencia
Política,
Licenciado en Relaciones
Internacionales, Ingeniero en Biotecnología, Ingeniero Civil, Ingeniero
Físico Industrial, Ingeniero Mecánico Administrador,
Ingeniero Mecánico Electricista, Ingeniero Químico
Administrador, Ingeniero Químico y de Sistemas, Ingeniero
en Tecnologías de Información y Comunicaciones,
Licenciado en Administración de Tecnologías de
Información, Licenciado en Economía, Licenciado
en Agronegocios Internacionales, Ingeniero en Indistrias
Alimentarias, Ingeniero en Tecnologías Computacionales,
Ingeniero en Tecnologías Electrónicas, Ingeniero
Industrial y de Sistemas, Ingeniero en Mecatrónica,
Licenciado en Ciencias de
la
Comunicación, Licenciado en Animación y
Arte Digital,
Licenciado en Administración de Empresas, Licenciado en
Administración Financiera, Licenciado en
Mercadotecnia
y Licenciado en Negocios
Internacionales.

Instituto ubicado en Paseo de la Reforma 182-A Col.
Lomas de Cuernavaca Temixco Morelos.

Tiene como objetivo principal, la formación,
capacitación y desarrollo del recurso
humano. Es una institución Particular de educación superior.
Los egresados deben poseer habilidades, destrezas y
hábitos de aprendizajes que le permitan ir acorde con el
avance tecnológico que permanentemente se genere. El ritmo
cambiante de la sociedad
actual, demanda que los programas
universitarios se adapten, sin demora, a las necesidades de la
misma a través de un mejoramiento continuo de la calidad
de la
educación apoyadas por las actividades de
investigación, extensión y producción.

Para ir al mismo ritmo de la sociedad cambiante el
instituto debe tener una estructura de
planta física
que esté acorde a las necesidades exigidas. Dicha
institución cuenta con una serie de instalaciones como:
oficinas, aulas, talleres, laboratorios, biblioteca, entre
otros, que requieren las conexiones eléctricas
comúnmente utilizadas, tales como: circuitos de
alumbrados, tomacorrientes, individuales, varios, etc. Estas
conexiones eléctricas son posibles, ya que el sistema
eléctrico de alimentación se
compone por tres líneas de Arvidal 1/0 AWG (Aéreo),
entrando por la parte posterior y alimentando el banco de transformadores
de 37,5 KVA monofásico, con relación de
transformación de 13.800 Voltios (AT) y 208-120 Voltios
(BT) en conexión Delta-Estrella. En baja tensión
los cuatros conductores son de 350 MCM THW, los cuales alimentan
el sistema de barras con protecciones de 200 Amperios, cuya
distancia entre el banco y el panel de distribución es de aproximadamente 35 mts.
La potencia nominal
total del banco de transformadores es de 112,5 KVA.

Para el recorrido del cableado se ubican dos tanquillas,
en la primera se encuentran los empalmes de conexión hacia
el galpón y el sistema hidroneumático. Las
líneas que abastecen el tablero del sistema
hidroneumático son a través de tres conductores No.
6 TW y un conductor para el neutro No. 8 TW. En la segunda
tanquilla se encuentran los empalmes de conexiones que alimentan
la parte externa de la institución. El sistema de barras
del panel de distribución suministra energía
eléctrica a varios sub-tableros que abastecen la parte
interna y biblioteca del instituto. Las líneas que entran
al tablero que surte de corriente a la Biblioteca son a
través de conductores No. 4 AWG THW y está
compuesto por 12 circuitos.

Equipos Instalados En La Institución

Las instalaciones de planta física con que cuenta
la institución están descritas de la siguiente
manera:

• Aulas de Clases.

Laboratorios:
  • Ciencias (Prepa Tec)

  • Control

  • Cómputo

  • Electrónico

  • Electrónico de redes

• Física

  • Humanoides

  • Idiomas

  • Radio y televisión

  • Redes
industriales

  • Sistemas integrados de
manufactura

  • Sistemas inteligentes

Instalaciones Deportivas

  • Gimnasio

  • Básquetbol

• Voleibol

  • Squash

• Fútbol rápido

  • Fútbol soccer

 • Tenis

  • Mesas de ping-pong

Instalaciones Artísticas y
Culturales

 • Salones de uso múltiple

• Salón de música

• Salón de danza

• Foro DAE
(Dirección de Asuntos
Estudiantiles)

Cafeterías:
  • Cafetería Principal

  • Café
Tec

• sala de liderazgo
estudiantil

• Auditorio

• Biblioteca,

• Librería,

• centro de
cómputo,

• centro de copias

Dentro de estas instalaciones existe una cantidad de
equipos eléctricos que sirven para facilitar las labores
que se realizan a diario y además representan un consumo
de energía
eléctrica. Este diagnóstico trata de mostrar
aquellos equipos que ocasionan pérdida de energía
sin uso. Para ello se debe tener un estimado de cuales equipos
existen, la cantidad y su funcionamiento. En la tabla N° 9 se
muestra la cantidad aproximada de equipos y elementos
eléctricos que hay en la institución, clasificados
por áreas: Salones, Oficinas, Áreas Exteriores y
Talleres.

Tabla N° 9. Inventarios de
equipos

En el gráfico N° 4 se muestra de una manera
más ilustrativa la cantidad de equipos que hay en la
institución, destacándose los tomacorrientes con la
mayor cantidad.

Demanda Eléctrica De Equipos

La demanda de energía eléctrica permite
obtener, a través de un estudio de carga, la cantidad de
energía que requieren los equipos instalados en los
diferentes circuitos
eléctricos de la institución. Estos circuitos y
su respectiva demanda se presentan a
continuación:

Circuitos de tomacorriente de uso general
(CTUG)

Está representado por todos los tomacorrientes
que existen en la institución. Y son los
siguientes:

• Aulas y Pasillos

61 TC; equivalente a 6 circuitos de 15 A cada
uno.

Potencia de los CTUG1: 6*1.800 W = 10.800 W.

• Otras áreas

137 TC; equivalente a 14 circuitos de 15 A cada
uno

Potencia de los CTUG2: 14*1.800 W = 25.200 W.

Estos circuitos representan una potencia total: 36.000
W

Circuitos de Alumbrado

Representado por toda la iluminación que hay en
la institución. Y se desglosa de la siguiente
forma:

• Alumbrado (120 V): 11.904 W
• Alumbrado (208V): 6.000 W

Representan una potencia total de: 17.904 W

Circuitos individuales

Son todos aquellos circuitos que tiene una
conexión directa a los tableros de distribución.
Estos son:

A/A De Ventana (208 V):

• 8 de 18.000 Btu: 8*2.100 W = 16.800 W
• 1 de 21.000 Btu: 1*2.800 W = 2.800 W
• 1 de 24.000 Btu: 1*3.100 W = 3.100 W
• 4 de 27.000 Btu: 4*3.600 W = 14.400 W

Para un total de: 37.100 W

A/A Central (Biblioteca):

• Uno de 5.811 W
• Uno de 5.133 W
• Uno de 3.423 W

Representan una potencia total de: 14.367 W

Sistema Hidroneumático:

• Bomba de 2 HP: 1.492 W

Para una potencia de: 1.492 W.

En la tabla N° 10 se muestran los resultados
obtenidos cuando se aplican los diferentes factores de demanda,
tal como lo establece el Código
Eléctrico Nacional (CEN).

Tabla N° 10. Estudio de carga del Tecnológico
de Monterrey

2. Aplicando factores de demanda según tabla
   220-11 del CEN.

Aplicando la Ecuación 2.1 se obtiene el valor de la
corriente que circula por los conductores activos,
según la potencia que se ha obtenido con el estudio de
carga. Este valor corresponde a:

Gráfico N° 5. Demanda de
equipos

Los resultados anteriores indican que la demanda de
energía que utiliza el instituto es del orden de los 80
KVA con una corriente de 221 Amperios, lo que indica una potencia
disponible de aproximadamente 32,5 KVA que representa el 29 % de
reserva. Tal como lo muestra el gráfico N° 5, donde se
puede ver claramente que los tomacorrientes y los aires
acondicionados son los que tienen mayor demanda.

Consumo Y Utilización De Equipos En La
Institución

En las consideraciones eléctricas básicas
del marco teórico, se indicó que la demanda es la
carga conectada en las terminales receptoras de un equipo,
mientras que el consumo es el producto
directo de la energía utilizada, es decir se trata de
buscar una relación del consumo que presentan los equipos
antes mencionados, ya que los mismos tienen un funcionamiento
totalmente diferente. Para esto se analizaron todos y cada uno de
los equipos instalados.

Tomacorrientes

Gráfico N° 6.
Utilización de los TCUG

Estos elementos no son considerados equipos
eléctricos, ya que ellos solo permiten la
interconexión con otros, tales como cafeteras, computadoras,
fotocopiadoras, etc. y que presentan un consumo moderados por
contarse con unos pocos en la institución. En el
gráfico N° 6 se muestra que de un total de 188
tomacorrientes, en uso se encuentran unos 28, mientras que 134 no
tienen uso específico y aproximadamente 26 están
dañados.

Según el CEN, recomienda que cada salida de
tomacorriente, para los efectos de diseño se le asigne una
carga conectada de 180 W o sea 120 V a 1,5 Amperios. Esto quiere
decir que para 28 tomacorrientes en uso se tiene una potencia de
5.040 W y el consumo, considerando un tiempo de
utilización de aproximadamente 8 horas diarias o 160 horas
mensuales por estar en la parte administrativa, sería de
casi 806,4 KWH mensuales.

Ventiladores
Estos equipos se encuentran en su
gran mayoría en los salones de clases. El tiempo de
utilización de estos equipos es muy desproporcionado, ya
que no existe ningún control para el encendido y apagado
de los mismos, logrando un incremento en el consumo de
electricidad. Los ventiladores tienen una potencia aproximada de
150 W y se considera un tiempo de utilización de 24 horas
diarias o 720 horas al mes, lo que representa un consumo de 3.672
KWH mensuales.

Aires acondicionados

Estos se encuentran en las oficinas del personal
administrativo y tienen una potencia de 37.100 W para un tiempo
de utilización de 8 horas diarias, 160 horas al mes, lo
que representa un consumo de 5.936 KWH al mes. Igualmente los de
la biblioteca tienen una potencia de 14.367 W y trabajan el mismo
período, para un consumo de 2.298,72 KWH mensuales. Esto
representa un total de 8.234,72 KWH mensuales.

Luminarias
Las luminarias son unidades completas de iluminación que
están formadas por una lámpara o por
lámparas con accesorios diseñados para distribuir
la luz, ubicar y proteger las lámparas, y conectar las
mismas a la fuente de alimentación. Las que existen en la
institución son de 4 tubos fluorescentes con 2 balastos
electromagnéticos, de 2 tubos con 1 balasto, así
como también de 1 tubo circular con 1 balasto y luz mixta.
En vista que en la institución existen actividades
administrativas y de docencia y
ambas presentan tiempo de funcionamiento totalmente diferente, se
consideró, para efecto de los cálculos, 24 horas
diarias por 30 días, para las luminarias ubicadas en
salones y área exterior y 12 horas diarias por 20
días, para las de la parte administrativa. En las tablas
siguientes se muestran, el consumo con todas las
luminarias.

Tabla N° 11. Consumo por luminaria para todas las
áreas.

Considerando todas las luminarias de las instalaciones
administrativas, oficinas, salones y áreas exteriores se
presenta el consumo de las mismas.

Tabla N° 12. Consumo por iluminación de las
oficinas administrativa.

Tabla N° 13. Consumo por iluminación de
salones.