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Eficiencia Energética y

Construcciones

Ambientalmente

Sostenibles

Yuan C Kuan D

Ingeniero Químico UPB

Magíster en Ingeniería con Énfasis en Ingeniería Ambiental UPB

Contenido

1. Eficiencia energética

• Definición• Situación energética a nivel mundial y Nacional• Marco normativo en Colombia• Opciones de Ahorro y eficiencia energética residencial e industrial• Metodologías de análisis energético

2. Energías renovables.

• Definición • Tipos de energías renovables

3. Edificaciones energética y ambientalmente sostenibles

• Green Building• Leed

1.Eficiencia Energética

• Eficiencia energética: es la relación entre la cantidad de energíaconsumida y los productos y servicios finales obtenidos. Se puedeoptimizar mediante la implementación de diversas medidas einversiones a nivel tecnológico, de gestión y de hábitos culturales enla comunidad 1.

• El uso racional de la energía no busca hacer un uso recortado de losrecursos, sino un USO EFICIENTE que implique el NO DESPERDICIOde la energía.

Programa País de Eficiencia Energética PPEE. Chile [10-5-2008]

1.1 Situación Energética a nivel mundial


Fuente: AIE 2006


Fuente actual de recursos energéticos en el mundo:

1.Petróleo

2.carbón

3.Gas natural

4.Nuclear de fisión

5.Energía hidráulica

95% del consumo de

energía en el mundo

8

Reservas mundiales de energía primaria: Petróleo

LAS ENERGÍAS PRIMARIAS EN EL MUNDO (COMBUSTIBLES FÓSILES)

Fuente: BP Statistical Review of World Energy (june

2006)

9

Reservas mundiales de energía primaria: Gas



2006)

10

Reservas mundiales de energía primaria: Carbón



2006)

Las economías emergentes serán las responsables

del crecimiento proyectado en el consumo de

energía dentro del mercado en las dos próximas

décadas.

Los combustibles fósiles seguirán siendo los más

utilizados en todo el mundo, básicamente por su

importancia en el transporte y en el sector industrial.

Para el resto, energía nuclear y energías

renovables, también se espera que experimenten un

aumento durante el mismo periodo, aunque mucho

más suave.



La previsión es que el gas natural continúe como

una importante fuente de suministro para la

generación de energía eléctrica, debido

especialmente a su uso en la industria, que

asume casi la mitad del gasto de gas (44%) en el

mundo. Esta elección se debe a que presenta una

reducción en emisiones gaseosas (en

comparación con el fuel).

La demanda de electricidad, de acuerdo con las

últimas previsiones realizadas en 2007, crecerá

fuertemente entre 2004 y 2030. La producción a

escala mundial crecerá un 2,4% anual en este

periodo, de los 16.424 billones de Kwh a los 30.364

billones. La mayor parte de este crecimiento, como

en el caso del carbón, se debe a las necesidades de

las economías emergentes fuera de la OCDE.


En cuanto a las fuentes de producción de

electricidad, se espera que el carbón siga

siendo la principal materia prima utilizada,

incluso en 2030, a pesar del crecimiento del gas

natural.

De acuerdo con el IEO2007 , la emisiones de

CO2 que están previstas para el periodo

estudiado es que aumenten de 26,9 billones de

toneladas en 2004 a 33,9 en 2015 y 42,9 en

2030.

En el estudio del año 2005 también se analizó

un estudio de caso teniendo en cuenta el

Protocolo de Kyoto. En este caso, el pronóstico

indicó que en los países que lo han ratificado,

se reduciría un total de 593 millones de

toneladas respecto a no considerar los

acuerdos de Kyoto.

1.2 Situación Energética a nivel mundial y nacional

Combustible

Reservas

mundiales

en años

Petroleo 42

Carbon 133

Gas Natural 60

CombustibleReservas

nacionales

Petroleo

1,6 Billones

de barriles

Carbon

7063

Millones de

toneladas

Gas Natural

109,7

Billones de

m3

Combustible

Reservas

nacionales

en años

Petroleo 8

Carbon 102

Gas Natural 23

CombustibleReservas

mundiales

Petroleo

1300 Billones

de barriles

Carbon

1027 Billones

de toneladas

Gas Natural

1400 Billones

de m3

Fuente: BP Statistical Review of World Energy (june 2008)

Ecopetol

Ministerio de Minas y Energia

BOGOTA, mar. 30 (UPI) -- El ministro de Minas de Colombia, Hernán Martínez, dijo que hay reservas

de petróleo hasta 2015 "y es casi imposible que, con la intensa exploración que se adelanta y que

vendrá, todos los pozos resulten secos".

Martínez agregó que "nos falta sólo un empujón de la Divina Providencia para esperar tranquilos el

futuro más allá del 2016".

2. Marco Normativo en Colombia para el Uso eficiente de la Energía

• LEY 697 DE 2001 Para promover y asesorar los proyectos URE y el uso de energías noconvencionales, de acuerdo con los lineamientos del programa de Uso Racional y Eficientede la Energía y demás formas de energía no convencionales.

• DECRETO 3450 de 2008 por el cual se dictan medidas tendientes al uso racional yeficiente de la energía eléctrica.

• DECRETO 3683 DE 2003 Reglamenta la ley 697 de 2001

• DECRETO No 2331 de 2007 Por el cual se establece una medida tendiente al uso racionaly eficiente de la energía eléctrica.

• RESOLUCIÓN No. 180195 DE FEBRERO 12 DE 2009 Por la cual se establecenmecanismos transitorios para demostrar la conformidad con el Reglamento Técnico deInstalaciones Eléctricas RETIE y se dictan otras disposiciones.

• DECRETO No 895 DE 2008 Por el cual se modifica y adiciona el Decreto 2331 de 2007sobre uso racional y eficiente de energía eléctrica

• RESOLUCION No. 180606 DE ABRIL 28 DE 2008 Por la cual se especifican los requisitostécnicos que deben tener las fuentes lumínicas de alta eficacia usadas en sedes deentidades públicas.

• DECRETO No 2501 DE 2007 Por medio del cual se dictan disposiciones para promoverprácticas con fines de uso racional y eficiente de energía eléctrica.

• NTC NTS CS 004 REQUISITOS DE SOSTENIBILIDAD PARA ESTABLECIMIENTOSCOMERCIALES.

• NTC 50001 REQUISITOS PARA LA GESTION ENERGETICA

• DECRETO 2811 DE 1974 CODIGO NACIONAL DE RECURSOS NATURALES

• LEY 142 DE 1994 SERVICIOS PUBLICOS DOMICILIARIOS

• RESOLUCION 898 DE 1995 regula los criterios ambientales de calidad de loscombustibles líquidos y sólidos utilizados en hornos y calderas de uso comercial e industrialy en motores de combustión interna".

• RESOLUCION 619 DE 1997 Por la cual se establecen parcialmente los factores a partir delos cuales se requiere permiso de emisión atmosférica para fuentes fijas.

3.Opciones de Ahorro y eficiencia energética residencial e industrial

A nivel residencial:

• Mundialmente está estimado que utilizamos entre el 12 y el 26% denuestro consumo de energía eléctrica, en iluminación. Una de lassoluciones al alto consumo de energía eléctrica para iluminación esel uso de las lámparas de bajo consumo sobre todo en los lugaresdonde necesitamos iluminación por mucho tiempo.

• También, se puede lograr colocando sensores de movimientos,células fotoeléctricas, que accionan la iluminación ante una presenciaextraña, y así se logrará que la luz no esté encendidainnecesariamente.

• El televisor debe ser desconectado cuando no se lo utiliza, ya quedejarlo en estado de vigilia (apagado sólo con el control remoto,dejando encendida la luz roja del panel), consume electricidad. Loideal es apagarlo por completo cuando nos vamos a dormir o cuandosalimos.

• Otra forma de ahorrar energía es utilizando racionalmente ellavarropas. Por un lado, lo mejor es acumular la ropa para lavar yusarlo cuando la carga esté completa maximizando su capacidad.Por el otro, conectarle agua fría y agua caliente, así el aparato notiene que usar sus resistencias para calentar el agua. Además, no sedebe utilizar más jabón que el estipulado, para evitar los enjuaguesinnecesarios.

• Debemos cuidarnos de no abrir la nevera permanentemente, ya queperderá frío y su motor deberá arrancar más seguido. Además hayque controlar que sus puertas cierren bien

• También es conveniente ubicar la heladera lejos de fuentes de calorcomo así también no guardar comidas cuando todavía estáncalientes.

• Las computadoras son aparatos que utilizan mucha energía, por loque si deben funcionar muchas horas, procesando datos sinnecesidad de estar supervisando, se puede apagar el monitor, quees el componente que más consume.

• Algo para tener en cuenta es el peligro en la incorrecta utilización deextensiones. No sólo pueden ocasionar cortocircuitos, sino quetambién pueden hacer consumir más a los aparatos allí conectados.

• Para hacer un buen uso no deben utilizarse “enchufes triples” paraconseguir más bocas de conexión, porque así se está sobrecargandola potencia que un enchufe simple puede soportar. Para ello esnecesario colocar una extensión cortapicos (y sólo una por enchufe)teniendo la precaución de no conectar varios electrodomésticos depotencia en una sola.


• Usar siempre cacerolas y sartenes de diámetro algo mayor que laplaca o zona de cocción y tapar siempre las cacerolas porque lacocción es más rápida. Utilizar recetas de cocina que no gastenmucha energía. Utilizar baterías de cocina con fondo difusor de calor.

• Siempre que se pueda hay que usar programas de lavado atemperaturas lo más baja posibles, muchos detergentes son eficacescon lavados en frío.

• Se debe emplear la mayor cantidad de energía lumínica disponiblepor lo cual se aconseja ubicar los lugares de trabajo de escritorio lomas cerca de las ventanas posible.

• La plancha es uno de los electrodomésticos que más energía utiliza,por lo que hay que tratar de usarla una vez con la mayor cantidadde ropa posible, ya que si debemos prenderla muchas veces, el sólohecho de calentarla, nos hace consumir mucha energía.


• A nivel industrial:

• Subestaciones:

• Calculo de eficiencia en transformadores, Índices de carga evitasperdidas de transformadores y costos de mantenimiento.

• Mejoramiento de los sistemas de ventilación de las subestaciones.

• Instalar bancos de condensadores y controlar constantemente losfactores de potencia.

• Hornos:

• Tener datos sobre los consumos específicos de los energéticos delhorno, por lo menos una vez al mes.

• Aumentar la carga de los hornos y operarlos a plena producción

• En el caso de hornos intermitentes evitar el enfriamiento excesivoentre

• operaciones.

• Aislar adecuadamente las paredes del horno y las conduccionescalientes.


• Precalentar el aire de combustión con el material que se debeenfriar.

• Quemar el combustible con bajo exceso de aire.• Precalentar el material con los gases calientes de la zona de cocción.• Operar en lo posible en contra corriente.• Secar con los gases calientes que provienen de la zona de

precalentamiento.• Mantener la materia prima en zonas aireadas y cubiertas para que

entre lo más seca posible al horno.• Permitir posibilidades de aprovechamiento del calor de los gases

para secado.• Diseñar teniendo en cuenta las necesidades reales de producción.• Explorar la posibilidad de trabajar en forma continua y a alta

capacidad.• Aislar adecuadamente el horno.


• Calderas:

• Buena limpieza en las superficies de los tubos, interna yexternamente.

• Procurar una combustión eficiente, manteniendo los quemadoresbien ajustados para una relación constante aire combustible.

• Procurar siempre el buen estado y calibración de los pulverizadores,• atomizadores, parrillas, etc.• Trabajar con combustibles cuyas características sean conocidas y

controladas.• Mantener buen sello en la caldera para evitar infiltraciones de aire

que aumenten los excesos de aire.• Se pueden aprovechar el calor en los gases para precalentar el agua

de alimentación y/o el aire de combustión.• Se debe evitar bajar la temperatura de los gases demasiado, pues se

van a causar problemas de corrosión.• Los combustibles deben ser almacenados de tal manera que queden

protegidos contra la humedad excesiva.


• Iluminación:

• Selección del nivel de iluminación. Varía de acuerdo a la labor que sedesarrolle en cada área de trabajo.

• Uso de fuentes de iluminación de alta eficiencia.• Uso de la luz natural.• Condiciones ambientales. Uno de los principales enemigos de un

sistema eléctrico es el calor. El aumento o la disminución de latemperatura dentro de la luminaria, es en gran parte lo quedetermina la duración de las partes eléctricas que las componen.

• Altura de las luminarias. La intensidad de iluminación de un puntodado, es igual al flujo luminoso dividido por el cuadrado de ladistancia entre la fuente de luz y dicho punto.

• Cambio de la fuente de luz actual por otra de mayor eficiencia. Estees uno de los aspectos que mas contribuyen al ahorro de energía.Los costos de inversión son altos, pero el tiempo de pago de lamisma, es favorable. Una forma de visualizar la eficiencia de undeterminado tipo de iluminación, es referirla al índice lumen / vatio.En la medida que este índice es mayor, se trata de una iluminaciónmás eficiente.


• Refrigeración y Aire acondicionado:

• Los equipos de refrigeración trabajan de acuerdo con los puntos de ajuste delas presiones y temperaturas del refrigerante en su paso por el condensador aalta temperatura y en su paso por el evaporador a baja temperatura. Estospuntos tienen rangos óptimos que dan lugar a los menores consumos deenergía.

• Los equipos deben estar instrumentados para medir estos puntos. Serecomienda instalar manómetros (que a la vez miden temperatura por tratarsede sustancias en puntos de saturación) con el debido cuidado e instruccionesde manejo para evitar fugas de refrigerante.

• Cuartos Fríos:

• Es posible que en fines de semana o en las noches los cuartos lleguen atemperaturas inferiores a las recomendadas. Ello implica mayores gastos deenergía. Se recomienda hacer seguimientos en las noches y en fines desemana y si es del caso, programar los controles y las secuencias de losequipos para evitar estos sobre costos.

• Evitar en lo posible ingresos no programados a los cuartos.• Vigilar la hermeticidad de las puertas.


• Aire comprimido:

• Control de fugas. Las fugas constituyen en ocasiones el 30% deltotal de aire consumido, y para controlarlas es necesario unmantenimiento regular de ellas.

• Operación en niveles óptimos de carga.• Asegurar que el aire de entrada este frío. Por cada 10ºC de aumento

en la temperatura del aire de entrada, el consumo de potenciaaumenta en un 3%.

• Mantener una presión del aire correcta en cada punto de la planta.

• Calentamiento y enfriamiento del agua:

• Las unidades no deben ser sobre diseñadas.• Donde se encuentren múltiples unidades, se deberán operar un

número mínimo de unidades de tamaño adecuado.• Cuando están funcionando múltiples unidades, la unidad con la carga

más eficiente debe ser cargada parcialmente, mientras que las otrasdeberán operar a carga máxima.

• Temperatura apropiada del agua: los enfriadores se caracterizan porsu coeficiente de desempeño (poder de refrigeración/potencia deentrada), el cual varía con la temperatura del agua fría producida.


4. Metodología de Análisis Energético

1. Balances de Masa y Energía2. Estudios de eficiencia y de límites del sistema.3. Diagramas de distribución de energía4. Si tienen lugar reacciones químicas, se hace necesario desarrollar

balances de materia basados sobre elementos químicos, o sobreradicales compuestos o sustancias que nos se alteren descompongano formen en el proceso.

5. Es importante conocer las reacciones que ocurren y se facilitan lascosas trabajando en base molar y másica.

6. El número de incógnitas desconocidas que ha de ser calculado debecorresponder al número de balances de materia independientes.

7. Se pueden emplear criterios variados para suplir los datos que no selogren generar por mediciones o por balances. Con frecuencia hayflujos de masa que son pequeños y que se pueden suponerracionalmente o no tener en cuenta.

8. Es importante hacer cruces con base en sustancias que aparezcan envarias corrientes.

9. Es muy conveniente realizar los balances por varios métodos yverificar los resultados contra la lógica del proceso y contra otrasinformaciones provenientes de la planta.

10.Ecuaciones básicas del proceso de combustión.

4. Metodología de Análisis Energético

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