Fide 47 Link - Fideicomiso para el Ahorro de Energía

1Energía Racional No. 47 Abr.- Jun. 2003

EDITORIAL

En esta publicación se han presentado diferentes propuestas para el ahorro y uso

racional de la Energía Eléctrica, así como la importancia del tema para la conservación

de recursos naturales no renovables y el cuidado del medio ambiente, innovamos,

en esta ocasión, con la inclusión de un interesante artículo que aborda de manera

directa la historia de la energía.

Por la historia sabemos que gran variedad de elementos, métodos y procedimientos

han sido utilizados para generar energía eléctrica, algunos limpios como el agua, el

viento y el calor del subsuelo, y otros contaminantes y sucios como el carbón que

durante años oscureció el cielo de Londres, la leña que contribuye a deforestar

miles de hectáreas en el planeta o el combustóleo y el gas natural que se utilizan

actualmente.

Durante la primera mitad de siglo pasado, se pensó que el átomo sería el elemento

que permitiría al hombre generar energía a raudales, sin embargo, el tiempo demostró

que, aun con grandes ventajas, este medio cuenta con sensibles inconvenientes.

Al inicio del tercer milenio, el mundo enfrenta el reto de generar energía en forma

suficiente y económica, evitando agotar los recursos naturales que cuentan con una

existencia limitada, pero en tanto que otras fuentes de energía renovable mantengan

una perspectiva de aplicación lejana, la conservación y cuidado del fluido resulta de

vital importancia, pues de ello depende la economía mundial y el desarrollo de la

humanidad.

Se reafirma como alternativa viable, y al alcance de todos, el ahorro de energía

eléctrica, tema central de esta publicación, que en esta oportunidad, se presenta

acompañado de un poco de historia a fin de reflexionar sobre el porvenir que

anhelamos.

2 Energía Racional No. 47 Abr.- Jun. 2003

COMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOS

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COMITE TECNICO

Ing. Bernardo Quintana IsaacPresidente

Ing. Luis Zárate RochaVicepresidente

Ing. Javier Prieto de la FuenteCONCAMIN

Lic. Yeidckol Polevnsky GurwitzCANACINTRA

Ing. Leandro López ArceoCMIC

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C.P. Miguel A. Ortega QuinteroNAFIN, S.N.C.

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Ing. Carlos Slim HelúVocal

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Lic. Fernando Senderos MestreVocal

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FIDE: Ing. Mateo Treviño Gaspari

CFE: Ing. Enrique Vargas Nieto

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CANACINTRA: Ing. Gilberto Ortiz Muñiz

IIE: Ing. Oswaldo Gangoiti Ruiz Dr. Roberto Canales Ruiz

AMIME: Ing. Jorge Hernández AguilarIng. Heberto Barrios Castillo

AIUME: Ing. Manuel Garbajosa VelaIng. Manuel Castillo Flón

SUTERM: Sr. Leonardo Rodríguez AlcaineIng. Luis Silva Costilla

CNEC: Ing. Oscar Alvarez de la Cuadra Ing. Manuel Mestre de la Serna

EDITOR RESPONSABLELic. Elizabeth Posada BarnardTel. y fax:[email protected] C

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Control de velocidad de motores deinducción con rotor tipo jaula de uso

general y el ahorro de energía.

Utilización de tecnologías eficientes paranuevas construcciones en planteleseducativos.

21 Premios nacionales de ahorro deenergía eléctrica y la constante

busqueda de la eficiencia energética.

20

12

5

INDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIA

GENERALGENERALGENERALGENERALGENERALGENERALGENERALGENERALGENERALGENERAL


DIRECTOR GENERAL

Ing. Mateo Treviño Gaspari

CONSEJO ASESOR

Asociación de Ingenieros Universitarios MecánicosElectricistas.

Asociación Mexicana de Empresas del Ramo deInstalaciones para la Construcción.

Asociación Mexicana de Ingenieros MecánicosElectricistas.

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Colegio de Ingenieros Mecánicos Electricistas.

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Comisión Nacional del Agua.

Confederación de Cámaras Nacionales deComercio.

Consejo Coordinador de la Industria Química yParaquímica.

Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.

Consejo Nacional de Industriales Ecologistas.

Consejo de la Comunicación.

Gobierno del Distrito Federal.

Federación de Colegios de Ingenieros Civiles de laRepública Mexicana.

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Instituto Politécnico Nacional.

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores deMonterrey.

Procuraduría Federal del Consumidor.

Secretaría de Economía.

Secretaría del Medio Ambiente y RecursosNaturales.

Unión Mexicana de Asociaciones de Ingenieros.

Universidad Autónoma Metropolitana.

Universidad Iberoamericana.

Universidad Nacional Autónoma de México.

Energía Racional. Revista Trimestral. Abril-Junio del 2003.Editor Responsable: Lic. Elizabeth Posada Barnard. Númerode Reserva al Título en Derecho de Autor: 04-2000-092713335600-102. Número de Certificado de Licitud de Título:6177. Número de Certificado de Licitud de Contenido: 4752.

Domicilio de la publicación: Mariano Escobedo No. 420,1er. piso, Col. Anzures, C.P. 11590, México, D.F. Impren-ta: SUPERGRAFICA S.A. DE C.V., Huitlapexco 26 San MiguelTecamachalco 53970 Naucalpan, Estado de MéxicoDistribuidor: SEPOMEX, Nezahualcóyotl # 109-6, Col. Centro,C.P. 06082, México, D.F.

Los artículos que se publican son responsabilidad de losautores. Prohibida la reproducción total o parcial del con-tenido de esta revista sin previa autorización por escritodel FIDE.

Tiraje 18,000 ejemplares.

Año 12. Núm. 47.Abril - Junio del 2003.

Foto:Latin Stock

45Historia de la energÍa.

37Programas y Proyectos

del FIDE en el 2003.

31

www.fide.org.mx

La iluminación natural y elahorro de energía.


CONTROL DE VELOCIDAD DEMOTORES DE INDUCCION CON ROTOR

TIPO JAULA DE ARDILLA DE USOGENERAL Y EL AHORRO DE ENERGIA

Jaime Jasso López*Jesús Verduzco Gutiérrez**

*Gerente de Ingeniería de WEG México. [email protected]**Jefe del Depto. Eléctrico de WEG México.

Desde su nacimiento el motor de inducción con rotortipo jaula de ardilla ha ganado popularidad, por su bajocosto de operación y de consumo de energía.

Ha sido el reemplazo perfecto de otro tipo de motoresdonde el trabajo exige una operación continua oininterrumpida durante largos periodos.

Debido a su alto nivel de comercialización, se ha con-vertido en un “gran consumidor” de energía eléctrica,motivo por el cual es un producto industrial altamentenormalizado (nacional e internacionalmente) en lo quea nivel de eficiencia se refiere. Otros parámetros comopar de arranque, corriente de arranque, deslizamiento,etc., también han sido referenciados por algunosestándares técnicos para poder agrupar o clasificar aestos productos. Métodos de prueba y evaluaciónforman parte de esta normalización.

En la actualidad, la industria invierte importantesrecursos para la resolución de problemas técnicos a finde ofrecer productos cada día más confiables yeficientes.

Una de las áreas de interés en la aplicación de estosproductos es sin duda su utilización en procesosno continuos o cuando el proceso involucra variacionesen la carga que puedan ocasionar pérdidas en el controlde la velocidad del motor, de tal suerte que elproceso se vea afectado, con la consecuente pérdidade productividad y desperdicio de energía que estogenera.

La aplicación del grupo motor-inversor para resolver estetipo de problemas industriales ha demostrado no sóloefectividad técnica, sino alto rendimiento económico yenergético. Cuando la selección de este conjunto es

adecuada, el proceso podrá ser rentable y, porconsecuencia, la inversión será justificada, incluido elahorro de energía.

Existen algunos fenómenos presentes durante la opera-ción de motores controlados por inversores defrecuencia, que están en estudio, ya sea para eliminarloso para buscar una mayor protección al equipo quepermita mejorar la vida útil del mismo.

INDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIAINDUSTRIA


Afortunadamente, esta aplicación ha avanzado con talpopularidad que estos fenómenos cada día son mejorentendidos y controlados.

EL MOTOR DE INDUCCION TIPO JAULA DEARDILLA

Este tipo de motores en su rango más común de aplica-ción industrial, de 1CP (0.746 kW) a 500 CP (373.0 kW)en baja tensión, está formado por un estator embobi-nado y un rotor embobinado cuyas barras y anillos decorto circuito son fabricados por inyección de aluminio.Este conjunto está contenido mecánicamente en una

carcaza ya sea de hierro o aluminio, la cual es abiertao cerrada, y cuyo tamaño está casi siempre normaliza-do; este tipo de motores puede ser clasificado por suaplicación. El presente documento se refiere al motorclasificado como de “uso general”.

Una definición que puede tomarse como válida para elmotor de uso general es: “Un motor que para suaplicación no requiere de ninguna alteración en sudiseño mecánico o eléctrico respecto a algún estándaro norma de referencia”.

Si adecuamos esta definición al mercado nacional, unmotor de uso general es aquel que dimensionalmente

va de acuerdo a un tamaño de armazón y potenciacorrespondiente establecidos por NEMA MG-1, y cuyodiseño eléctrico tiene un comportamiento de operaciónigual al diseño B de la misma norma.

Las curvas de operación típicas de estos productos soncomo las que se muestran a continuación:

Se obtienen de ensayos de laboratorio que, a su vez, estánnormalizados; para eficiencia se emplea en México laNOM-016-ENER-1997, la cual es compatible con la IEEE112 y C390.98, para el resto de los parámetros de compor-tamiento se puede usar la NMX-J-075 parte 3 o IEEE 112.

Otras características contempladas en la NEMA MG-1que también normaliza a estos productos son:

• Sistemas de aislamiento

• Incrementos de temperatura vs. factor de servicio

• Tiempo de operación

Se puede afirmar que en general más del 70% de la“población” de motores de inducción que existe en elmercado es de motores de uso general; asimismo, másde 80% de las aplicaciones industriales ha sido resueltoutilizando este tipo de motores.

Figura 1

η: Eficienciacosφ:Factor de potenciaΙ/Ιn: Corriente/Corriente NominalΤ/Τn: Par/Par Nominals: Deslizamiento

η,cosφp.u

1,0

0,75

0,50

0,25

cosφ

η

Ι/Ιn

25 50 75 100 125 150Carga en %

Ι/Ιn

Ι/Ιnp.u.

1,5

1,0

0,5

Τ/Τnp.u.

1,5

1,0

0,5

Τ/Τn

1,0 0,5 0s, p.u.

4,5

3,0

1,5

Ι/Ιnp.u.


DESARROLLO DE NUEVOS PRODUCTOS OADAPTACION A LAS TENDENCIAS TECNOLOGICAS

Una preocupación que se ha tenido desde que el motorde inducción con rotor tipo jaula de ardilla fue creado,ha sido el control de su velocidad. El motor de induccióntipo jaula de ardilla fue vulnerable ante el motor de cd,principalmente al no ser tan eficiente al momento decontrolar su velocidad, por lo que, en un principio, eraconsiderado como bueno para una operación continuay velocidad constante, pero no para aplicaciones develocidad variable.

La electrónica industrial ha traído desarrollos y avancesque han permitido la creación de los controladores está-ticos de velocidad de motores, dispositivos que durantesu evolución han demostrado su eficacia en la solucióndel problema de control de velocidad; cada día su conti-nuo perfeccionamiento hace que, en las aplicacionesdonde el motor de inducción no había podido entrar porla razón antes vista, ahora se le considere como unaalternativa real de sustitución.

Sin embargo, al ir evolucionando la relación motor-inver-sor, se han presentado problemas técnicos en la operaciónde los motores que no se previeron en un principio(situación normal cuando un avance tecnológico es puestoal servicio de la industria en sus primeras etapas deimplementación). Los motores que tradicionalmenteoperaron con señales senoidales a baja frecuencia, ahoralo hacen con señales producidas electrónicamente através de un “switcheo” a kHz o MHz; las técnicas deanálisis de diseño de dispositivos que operan con flujosmagnéticos senoidales, ahora debían ser vueltas acaracterizar. Los sistemas de aislamiento que durantedécadas se perfeccionaron únicamente para soportar losincrementos de temperatura bajo “condiciones estables”,ahora eran puestos a prueba al tener que “soportar”nuevos fenómenos inherentes a esta operación.

En fin, el ingeniero de diseño se enfrentó en su momentoa nuevos retos técnicos; pero a nivel industrial la pregun-ta era: ¿Desarrollar un motor especial para esta nuevaaplicación o adaptar el de uso general a este nuevocambio en su operación?

La repuesta no fue fácil ni barata. La inversión en estasinvestigaciones fue muy alta y gran parte de ella puedecatalogarse como un verdadero fracaso; finalmente, elconsenso fue: adaptar el motor de uso general a estanueva condición de operación.

El control de velocidad

No se hará más énfasis en los aspectos históricos deltema, sólo vale la pena destacar que en este momentoexisten esfuerzos serios en el ámbito de la normaliza-ción que intenta estandarizar la operación de estosmotores cuando son comandados por inversores defrecuencia, y esto se debe al creciente éxito que esteconjunto está teniendo en la industria.

La velocidad de un motor de inducción está dada por:

η = velocidad en revoluciones por minuto (RPM)f1 = frecuencia de la red

p = número de poloss = deslizamiento

Con base en la ecuación (1), se ve que se puede obtenerun rango de velocidades deseadas sólo variando lafrecuencia de alimentación f

1.

El inversor de frecuencia actúa como una fuente devariación de la misma, a fin de suministrar la cantidadnecesaria para lograr la velocidad de salida deseadaen el motor.

El par (T) de un motor de inducción está dado por:

T = φm* Ι

2 (2)

I2 = Corriente en el rotor

A su vez el flujo magnético (fm) depende de:

φ

m

=

V1 (3)

f1 V

1 = Voltaje de alimentación

Si V1/f

1 = cte., el par será también constante a diferentes

velocidades, por lo que el inversor de frecuenciacontrolará la velocidad mediante la regulación de f

1 pero

conservando la relación V1-f

1; con esto se logra:

1. Controlar la velocidad2. Entregar un par constante a diferentes velocidades

De acuerdo con lo anterior y con las curvas de operaciónde un motor de inducción, las curvas de salida de unmotor comandado por un inversor son del tipo:

η =

120*f1*(1-s) (1)

P

~


En forma general, un inversor de frecuencia logra loanterior mediante un esquema de bloques como el quese muestra a continuación:

Donde a la salida se tendrá una señal que puede variarsu frecuencia a través de la fundamental de dicha señal:

En ambas señales se tiene la misma amplitud, pero sepuede ver cómo en la segunda señal se tiene el doblede frecuencia con respecto a la primera. Otra cosaimportante es notar cómo ambas señales se logran conel mismo número de pulsos.

A este método se le conoce como Modulación del Anchode Pulso.

Al circuito de la figura 3 le faltaría agregar el bloque decontrol, el cual “ordenará” el cambio de la relación ten-sión-frecuencia para mantener el control del motor. Laretroalimentación para este circuito se deberá hacer através de un mecanismo de medición de velocidad en laflecha de salida, de tal suerte que pueda enviar esta señala un registro de pulsos para lograr el control del motor.

Las instrucciones al control normalmente se ingresanen forma digital a través de códigos, y se almacenan enuna memoria que puede mantener uno o varios pro-gramas.

Figura 2

V1

Vn

fn f1

T

Tn

fnf1

Ps

Pn

fnf1

Figura 3

Motor3∅

Fuente3∅ de CA afrecuenciaconstante

Rectificación Filtro Inversorseñal 3∅

de CAa frecuencia

variable

f2 > f1

F1

f2

Figura 4


PROBLEMAS CAUSADOSEN EL MOTOR CUANDO ESCONTROLADO POR UNINVERSOR

Como se mencionó anterior-mente, cuando se decidióadaptar el motor de uso generala esta aplicación, seencontraron problemas causa-dos por fenómenos que no sehabían previsto. Los másdestacados son:

1. Fallas en el aislamiento defases de cabezales. Eracomún que los motores conaislamiento tradicionaltuvieran fallas en suspapeles aislantes o bien enlos aislamientos de bobinas,siendo la más común la delas cabezas de bobinas máscercanas a las terminales dealimentación. Cuando se estudió el fenómeno, sedescubrió que el inversor, debido a la señal de altafrecuencia que enviaba al motor, al cabo de un tiempode operación generaba un pulso que resultaba dañinopara esta parte de la bobina; varios experimentosmidieron la amplitud del pulso y vieron que éste llega-ba a ser hasta de 2 kV. Se propusieron algunas solu-ciones al problema: el uso de filtros antes del motorpara evitar que llegue este pulso; el uso de alambremagneto especial que pueda resistir este tipo deseñales; reforzamiento de aislamiento de los cabe-zales. Cada fabricante ha adoptado la solución másrentable y conveniente de acuerdo con su experienciade aplicación.

2. Pérdida en la eficiencia del motor. Al no trabajar conseñales senoidales, el motor empezó a experimentarconcentración de flujos magnéticos en ciertas zonas(dientes por ejemplo), los cuales generaron a su vezun flujo de fuga pulsante que no contribuía almejoramiento de la operación del motor, perocomo se trata de una contribución a las pérdidas,generaba calor durante la operación en la máquina,Fueron pocas las medidas adoptadas para resolvereste problema desde su raíz; normalmente, el fabri-cante lo que indica en placa es que cuando el motorvaya a ser operado con inversor de frecuencia, el

nivel de incremento de temperatura subirá unporcentaje de lo especificado, y el factor de serviciodisminuirá a 1,0.

3. Falta de ventilación en bajas frecuencias de opera-ción. Al disminuir radicalmente la velocidad de girodel motor, el sistema de refrigeración se vio empobre-cido. La medida más común fue desarrollar y reco-mendar para aplicaciones severas en bajas velocida-des una refrigeración forzada, la cual consiste en laadaptación de un motor que operará de maneraindependiente al motor principal y hará operar alventilador con una velocidad adecuada para larefrigeración.

4. Incremento de corrientes en rodamientos. Para solu-cionar estos problemas se empezaron a desarrollarrodamientos aislados; lamentablemente, el costode éstos hizo que esta solución sólo fuera viableen máquinas grandes y aplicaciones donde sejustifique.

Sin embargo, a la fecha, todas estas opciones yaestán siendo contempladas por los fabricantes, y elmotor de uso general cada día se “acondiciona” máspara que esta aplicación pueda ser también de usogeneral.


CONSIDERACIONES DE LA NORMA NEMA MG-1PARA MOTORES DE INDUCCION CON ROTOR TIPOJAULA DE ARDILLA, QUE SON CONTROLADOSPOR INVERSORES

La sobreelevación de temperatura de un motor de induc-ción controlado por un inversor, debe medirse en cadapunto de carga, ya sea parcial o mayor al 100% decarga, además de hacer las mediciones tantas vecescomo puntos de velocidad parcial o mayor a la nominal,tenga el variador de velocidad. Al tener todas lascombinaciones posibles, se suman algebráicamente lassobreelevaciones de temperatura específicas, paraobtener un valor total, el cual no debe sobrepasar loespecificado por la norma NEMA MG-1.

Cuando el motor de inducción funciona a cargaparcial o a velocidad parcial con respecto a valoresnominales, se presenta una sobretensión en susterminales, la cual depende de la construcción y delprincipio de funcionamiento del variador de frecuencia,siendo preferibles los variadores de velocidad que operanbajo el principio de funcionamiento de la Modulación delAncho de Pulso (PWM). Esta sobretensión no debe sermayor a lo especificado en la norma NEMA MG-1.

Cuando un motor de inducción funciona bajo el régimende sobrevelocidad y/o sobrecarga, el tiempo de

duración de estas condiciones no debe durar más de loestablecido en la norma NEMA MG-1, sin importarel factor de servicio que tengan los motores. Además,deben cumplir con los requerimientos de parmáximo y par de arranque que establece la misma normaNEMA.

APLICACIONES DEL CONJUNTOMOTOR – INVERSOR

Son ilimitadas las aplicaciones donde este tipo de mo-tores puede ser empleado, e innumerables los ejemplosdonde el ahorro en el consumo de electricidad hajustificado los proyectos de grupo motor-inversor.

Un ejemplo de esto es el uso del conjunto motor-inversorpara control de niveles en depósitos de agua y de flujosdel mismo líquido; y la manera tradicional de lograrloes a través de la regulación de válvulas. Ahora, con losinversores, los ahorros en el consumo de energíaeléctrica en procesos de operación no continua llegan aser hasta de un 42%.

Lo anterior es posible básicamente debido a que setrabaja en zonas diferentes de la curva de operación delas bombas de agua.

H = Altura de la columna del líquidoE = Eficiencia del conjunto motor-bombaQ = Gasto de la motobomba

H2

Hi

H1

E2

E1

Q2 Q1

Válvula

Moto-Bomba

Inversor

Figura 5


En el esquema anterior, cuando se controla por válvula sepasa del estado 1 al 2 en la misma curva de velocidad,esto es, la bomba trabajará de H1 a H2; cuando se hace através de inversores, se trabajará en diferentes curvas develocidad y sobre la misma curva E pasando de H1 a Hi.

El requerimiento de la potencia de la bomba es:

ρ =

QHρg n

donde:

ρ,g,n = ctes = k

P = QHk

De la curva se ve que:

PV = (Q2) (H2) (k)Pi = (Q2) (Hi) (k)∴P

v > P

i

Donde Pv es la potencia demandada por la motobombay utiliza el control por válvula.

Pi es la potencia demandada por la motobomba y utilizael inversor.

Algunas aplicaciones típicas donde el grupo motor-inversor ha demostrado su eficacia son:

1. Bombas de agua2. Estaciones de bombeo3. Ventilación forzada4. Aserraderos5. Molinos6. Transportadoras7. Elevadores

El inversor de frecuencia ha presentado una muy altaevolución tecnológica en los últimos años, de tal suerteque ha conseguido la mejor adaptación del motor deinducción al mercado industrial en el ámbito de controlque se tenga memoria.

La relación inversor-motor ha consolidado su presencia enel mercado, y las nuevas tecnologías electrónicas pue denayudar a mejorar la operación de los motores o a lograrmayor versatilidad en los controles. También se puede pensaren reducir el tamaño de los controladores o en un sinúmerode posibilidades de optimización y ahorro de energía.

Tanto el fabricante de motores como el usuario ven cadadía más común el uso de los motores de uso generalpara ser comandados por inversores de frecuencia,aplicación que en un principio pareció muy especial yahora se vuelve cotidiana.

Lo anterior hace que este nicho de mercado crezca detal manera, que se pueda tender a una normalizaciónoficial en su comportamiento y en el uso más eficientede la energía, así como a una regulación comercial quepermita al usuario seleccionar el conjunto motor-inversor, de acuerdo a sus necesidades.

CONCLUSION

Se puede decir que el conjunto motor-inversor se utilizacada vez más en la actualidad y esto se apoya básica-mente en la amplia gama de aplicaciones que existen,así como en un mejoramiento y eficiencia en el controlde motores que se ha logrado gracias al creciente usode la electrónica de potencia.

Por otro lado, la aún creciente tendencia del empleo demotores de inducción de uso general en la industria, haprovocado su mejoramiento constante, por lo que seles considera los dispositivos de conversión continuade energía más versátiles de la actualidad.

REFERENCIAS

MOTORES DE INDUCCION DE JAULA DE ARDILLA ALIMENTADOSPOR INVERSORES DE FRECUENCIA; Curso interno, WEGIndustrias, División Motores, noviembre de 2000.PERFORMANCE AND CONTROL OF ELECTRICAL MACHINES,Denis O´Kelly, Mc Graw Hill, 1992.MOTOR-INVERSOR APLICADO A BOMBAS DE AGUA; Cursointerno, WEG México, División Motores, 2000.NEMA MG-1, 1998; Motors and Generators M.R.


UTILIZACION DE TECNOLOGIASEFICIENTES PARA NUEVAS

CONSTRUCCIONES EN PLANTELESEDUCATIVOS

Ing. Ricardo Durán Ramírez*El presente artículo tiene por objeto demostrar la con-veniencia de utilizar, desde la etapa de construcción ode ampliación, sistemas de iluminación y de acondicio-namiento ambiental que, por contener tecnología devanguardia, son más eficientes que los convencionales.

La práctica, generalmente aceptada cuando se cons-truye una escuela, de instalar luminarias con focos incan-descentes, gabinetes de mala calidad con lámparasfluorescentes, balastros de tecnología obsoleta, yunidades de acondicionamiento ambiental de baja efi-ciencia, encuentra explicación en una política encami-nada a reducir inversiones sin considerar los altos gastosde operación que esto conlleva. Este artículo pretendecontribuir a que el empresario tome en cuenta el costoque implica instalar equipos ineficientes, y que reflexionesobre la conveniencia de inversiones adicionales.

La experiencia presentada en este artículo, corres-ponde a resultados de proyectos realizados con finan-ciamiento del FIDE.

ILUMINACION

Lámparas incandescentes

Este tipo de lámparas, comúnmente llamadas “focos” o“spots”, son las más ineficientes que existen en elmercado, ya que el 90%, aproximadamente, de la energíaeléctrica se transforma en calor y solamente el 10% enluz visible. Su eficacia está entre 15 y 18 lúmenes/watt,mientras que las lámparas fluorescentes compactastienen entre 60 y 75 lúmenes/watt, lo cual significa quelas incandescentes consumen cuatro veces más energíaeléctrica que las compactas. Una desventaja másconsiste en que su vida útil es de sólo 1,000 horas, esdecir, 10 veces menos que una fluorescente compacta.

Por contrapartida, la única ventaja que tienen los focosincandescentes es que reproducen fielmente los coloresde cualquier objeto o prenda, motivo por el cual se le hatomado como referencia para comparar otros tipos delámparas que no reproducen tan fielmente los colores.Así, se dice que una lámpara incandescente tiene 100de “Indice de Rendimiento de Color”, cuyas siglas eninglés son “CRI”, y cualquier otro tipo de lámpara serámejor cuanto más se acerque a 100.

Lámparas dicroicas

Son tan ineficientes como las incandescentes, con ladiferencia de que su función consiste en concentrar elflujo luminoso, por lo que produce un haz que resaltaciertos objetos como cuadros y prendas de vestir, yacentúan sus colores aun cuando genere calor enexceso. Además de lo anterior, las lámparas dicroicastienen la desventaja de que operan a bajo voltaje, por locual están provistas de un transformador que disipa caloren dirección al plafond.

Lámparas fluorescentes compactas

Durante la década de los 80 apareció la lámparafluorescente compacta y se inició su comercialización.Su principio de funcionamiento es muy semejante al delas lámparas lineales, con la diferencia de que el tuboes más pequeño y en forma de arco; necesita tambiénun balastro que sirve como base para apoyar el tubo yhace posible su conexión eléctrica mediante la utilizaciónde un casquillo común.

Al igual que la incandescente, estas lámparas tienen laposibilidad de producir una luz cálida como la de unfoco, pero adicionalmente, pueden reproducir tonos deluz que van desde un color neutral hasta uno frío.

*Gerencia de Comercios y Servicios, FIDE. [email protected]

COMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOSCOMERCIOS Y SERVICIOS


La lámpara fluorescente compacta es capaz dereproducir los colores fielmente en un 85%; asimismo,existe en el mercado una gran variedad de modelos,tamaños y potencias, cuya tendencia es semejarse alas dimensiones de un foco normal.

Lámparas fluorescentes lineales tipo T-8

El desarrollo tecnológico permitió disponer, en elmercado nacional, de lámparas T-8 que, por ser máseficientes, permiten reducir costos por consumo deenergía eléctrica y mantenimiento, ya que su flujoluminoso es superior al de las lámparas tipo T-12, suvida útil es mayor y su diámetro es menor (8/8”).

Las lámparas tipo T-8 contienen un polvo fluorescentea base de fósforos activados con tierras raras que lespermite tener un mayor flujo luminoso y un mejorrendimiento de color. Además, existen lámparasecológicas que contienen el mercurio encapsulado ysolamente liberan la cantidad necesaria para suoperación, por lo que al romperse no liberan elcomponente tóxico al medio ambiente. Contienen unacantidad total de mercurio de aproximadamente 6 mg.

Balastros

Para operar una lámpara fluorescente es necesario pasara través de ella una corriente eléctrica, y a fin de producirla tensión necesaria se requiere de un dispositivo auxiliarcomúnmente conocido como balastro. El balastroutilizado durante el último medio siglo ha sido del tipoelectromagnético convencional, construido a base debobinas y componentes asfálticos, mismos que alcalentarse pueden derretirse. La utilización de estosbalastros incrementa el consumo de energía eléctricadel conjunto lámpara-balastro, debido a sus pérdidas.

Los balastros también han evolucionado y hoy en díase recomienda la utilización de los electrónicos, queusan componentes de estado sólido y están diseñadospara operar en alta frecuencia. Su peso es menor, suscomponentes están cubiertos con una resina que losprotege de la humedad y actúa como reductor de ruido,además de que prácticamente no presenta pérdidas deenergía.

ACONDICIONAMIENTO AMBIENTAL

Últimamente se ha observado la tendencia, principal-mente en planteles educativos, de instalar unidades de

ventana que requieren menores instalaciones periféri-cas y que son menos costosas que las unidadesgeneradoras de agua helada; sin embargo, es necesarioconocer las unidades tipo minisplit, las cuales compitenventajosamente en estos casos.

Unidades tipo ventana

Las unidades de tipo ventana son los equipos de menoreficiencia que existen en el mercado nacional; son decapacidades pequeñas, entre 1,758W (1/2TR) y10,600W (3TR), y tienen relaciones de eficienciaenergética que van desde 2.11W/W hasta 2.84W/W,dependiendo de la marca. Además de su baja eficienciay su alto consumo energético, presentan otrasdesventajas como:

• Trabajan indiscriminadamente en virtud de que el ter-mostato de que disponen no tiene graduación detemperatura.

• Manejan bajo volumen de aire que provoca alta deshu-midificación y ambiente seco.

• Son muy ruidosas, ya que todos sus componentescomunican el ruido a la habitación, lo que es funda-mental tratándose de aulas en donde se impartenclases.

• Su rejilla de inyección de aire es muy reducida, lo queimpide una distribución uniforme en la habitación y,en consecuencia, se presentan variaciones de tempe-ratura dentro de la misma.

• Requieren instalarse abriendo un boquete en el muroy, además, deben colindar con un lugar altamenteventilado para dispersar el calor de condensación.

• Es necesario desmontarlas de su posición paraefectuar un mantenimiento adecuado.

• Proporcionan una imagen negativa al inmueble.


Unidades tipo minisplit

Por contrapartida, las unidades minisplit gozan de lassiguientes ventajas:

• Son del tipo dividido, es decir, la evaporadora se insta-la dentro de la habitación y la condensadora en algúnlugar exterior, como el jardín, la azotea, el balcón, etc.,y los dos elementos se conectan por medio de tubería.Su distancia no debe exceder de 20 metros para evitarpérdidas de presión en el líquido refrigerante.

• Se controlan a una temperatura prefijada, por lo cualtrabajan menos tiempo que las unidades de ventana.

• Son más eficientes y silenciosas, razón por la cualresultan ideales para planteles educativos, ademásde que tienen menor peso.

• Existe una gran variedad de modelos, lo cual facilitasu instalación, ya sea empotrados en el plafond osuperpuestos en la pared.

• Son más decorativas.• Se pueden manipular a control remoto.

Todas estas cualidades harían que cualquier empresariodecidiera, sin dudar, instalarlas, a no ser por su costo,que puede ser hasta tres veces superior al de unaunidad de ventana, sin embargo representa avancestecnológicos que disminuyen el consumo de energíaeléctrica. A continuación se hace una breve descrip-ción de cada una de ellas, con la aclaración de que nopuede haber un cartabón para determinar su factibilidadeconómica, ya que existen parámetros que no son

homogéneos, como las eficiencias que determinan losfabricantes tanto de las unidades de ventana, como delas minisplit, la limitación de marcas disponibles en lalocalidad y la de capacidades que ofrecen estas marcas,las horas de operación que están en función del climade la zona y del porcentaje de ocupación, el precio mediode la energía eléctrica que depende de la tarifa aplicable,según la región de que se trate y del factor de carga delservicio, y la variación de costos, ya que los proyectosfueron desarrollados en diferentes años.

CASOS DE PROYECTOS

1. UNIVERSIDAD DEL VALLE DE BRAVO

El Campus Reynosa se ubica en Laguna del Carpinteros/n esquina con Laredo, Col. Laguna, Reynosa, Tamps.En el sistema de iluminación se pretendía instalar equipoconvencional, como se ilustra en el cuadro No. 1.

Como se puede observar, el proyecto original consistíaen instalar luminarias con lámparas T-12 y balastrosconvencionales, además de reflectores del tipo incan-descente que, de llevarse a cabo, impondría unademanda máxima de 207.6 kW con un consumo anualde 645,840 kW/h, equivalentes a $254,331.78. En cam-bio, con la utilización de tecnologías eficientes comolámparas T-8, balastros electromagnéticos de altaeficiencia y lámparas fluorescentes compactas, tanto lademanda como el consumo disminuirían los valores queen seguida se ilustran:

DESCRIPCION SISTEMA POT. UNIDADES POT. FACTOR DEM. HORAS CONSUMO IMPORTECONVENCIONAL UNIT. W TOTAL DIV. MAX. AÑO ANUAL ANUAL

kW kW kWh $ 4/

Lum. 2x75 W T-12 1/ 180 531 95.6 1.0 95.6 1,800 2/ 172,080 67,765.10Lum. 4x39 W T-12 1/ 200 338 67.6 1.2 56.3 5,400 3/ 304,020 119,723.08Lum. 2x39 W T-12 1/ 100 361 36.1 1.2 30.1 1,800 2/ 54,180 21,336.08Lum. 1x75 W T-12 1/ 97 58 5.6 1.0 5.6 1,800 2/ 10,080 3,969.50Lum. 1x39 W T-12 1/ 55 13 0.7 1.0 0.7 1,800 2/ 1,260 496.19Refl. incand. 150 W 150 83 12.5 1.0 12.5 5,400 3/ 67,500 26,581.50Lum.c/foco incand.100 W 100 27 2.7 1.0 2.7 5,400 3/ 14,580 5,741.60Dicroica 50 W 50 82 4.1 1.0 4.1 5,400 3/ 22,140 8,718.73TOTAL 1,493 224.9 207.6 645,840 254,331.78

1/ Luminarias con lámparas fluorescentes lineales T-12 y balastros convencionales.2/ Corresponde a un factor de carga del 20%.3/ Corresponde a un factor de carga del 60%.4/ Considerando un precio medio de 0.3938 $/kWh.

Cuadro No. 1


Con la modificación del proyecto, la demanda disminuyó hasta un valor de 79.5 kW, y el consumo hasta 274,664kWh anuales, con un importe de $108,154.80, lo cual significa un ahorro de $146,176.98 al año, mientras que loscostos de cada proyecto se desglosan a continuación:

DESCRIPCION SISTEMA POT. UNIDADES POT. FACTOR DEM. HORAS CONSUMO IMPORTEAHORRADOR UNIT. W TOTAL DIV. MAX. AÑO ANUAL ANUAL

kW kW kWh $Lum. 2x32 W T-8 C/Refl. 1/ 72 531 38.2 1.0 38.2 1,800 68,760 27,077.69Lum. 2x32 W T-8 C/Refl. 1/ 72 338 24.3 1.2 20.2 5,400 109,080 42,955.70Lum. 2x17 W T-8 C/Refl. 1/ 41 361 14.8 1.2 12.3 1,800 22,140 8,718.73

Lum. 1x32 W T-8 C/Refl. 1/ 36 58 2.1 1.0 2.1 1,800 3,780 1,488.56Lum. 1x32 W T-8 C/Refl. 1/ 36 13 0.5 1.0 0.5 1,800 900 354.42Lum. sobreponer LFC 2x9 W 2/ 22 166 3.6 1.0 3.6 5,400 19,440 7,655.47

Lum. empotrar LFC 1x23 W 2/ 28 27 0.76 1.0 0.76 5,400 40,824 16,076.49Lum. empotrar LFC 2x9 W 2/ 22 82 1.8 1.0 1.8 5,400 9,720 3,827.74TOTAL 1,576 86.06 79.5 274,644 108,154.80

1/ Luminarias con reflector especular de aluminio y balastro electromagnético de alta eficiencia.2/ Luminarias con lámparas fluorescentes compactas.

INVERSION CON SISTEMA AHORRADORDESCRIPCION SISTEMA COSTO $

1/

AHORRADOR CANTIDAD UNITARIO TOTALLum. 2x32 W T-8 C/Refl. 531 858.83 456,038.73Lum. 2x32 W T-8 C/Refl. 338 858.83 290,284.54Lum. 2x17 W T-8 C/Refl. 361 585.46 211,351.06Lum. 1x32 W T-8 C/Refl. 58 461.19 26,749.02Lum. 1x32 W T-8 C/Refl. 13 321.19 4,175.47Lum. sobrep. LFC 2X9 W 166 251.75 41,790.50Lum. emp. LFC 1x23 W 27 176.08 4,754.16Lum. emp. LFC 2x9 W 82 424.20 34,784.40TOTAL 1,576 1,069,927.88

1/ Incluye mano de obra, materiales diversos, indirectos e IVA.

INVERSION CON SISTEMA CONVENCIONALDESCRIPCION SISTEMA COSTO $ 1/

CONVENCIONAL CANTIDAD UNITARIO TOTALLum. 2x75 W T-12 531 635.89 337,657.59Lum. 4x39 W T-12 338 725.19 245,114.22Lum. 2x39W T-12 361 357.83 129,176.63Lum. 1x75W T-12 58 427.83 24,814.14Lum. 1x39W T-12 13 239.90 3,118.70Refl. incandescente 150W 83 126.75 10,520.25Lum.c/Foco incand. 100 W 27 87.88 2,372.76Dicroica 50W 82 304.20 24,944.40TOTAL 1,493 777,718.69

1/ Incluye mano de obra, materiales diversos, indirectos e IVA.

Cuadro No. 2

Cuadro No. 3

Cuadro No. 4


Como se observa, instalar las unidades ahorradorasimplicaba un costo adicional de $292,209.21, perogeneraría un ahorro anual de $146,176.98, por lo queel proyecto resultó viable, ya que el diferencial deinversión se podría recuperar en sólo dos años, segúnsíntesis contenida en el siguiente cuadro:

OBSERVACIONES

• Un proyecto de iluminación de alta eficiencia debe con-siderar tres elementos fundamentales, lámparas denueva tecnología como son las T-8, balastros ahorra-dores que pueden ser electromagnéticos o electrónicosy gabinetes de buena calidad que incluyan nosolamente el calibre adecuado de la lámina, sino quela pintura de la parte superior permita obtener lareflectancia necesaria. En este caso, se propuso lainstalación de reflectores especulares de aluminio queproporcionaron un índice de reflexión del 93%, lo cualpermitió disminuir el número de lámparas y así obtenerun ahorro en la demanda de 128.1 kW, lo que a su vezse reflejó en una disminución del 61.7% en el consumo,

y permitió recuperar la inversión en sólo dos años, loque convirtió al proyecto en altamente redituable.

2. ESCUELA MODERNA JEAN PIAGET

La Escuela Moderna Jean Piaget se encuentra en laciudad de Villaher-mosa, Tab. Sus insta-laciones comprendenJardín de Niños,Primaria, Secundariay Preparatoria, todasseparadas por áreasverdes.

En la construcción deun nuevo edificio parael nivel Primaria y un

piso adicional en el de Preparatoria, fue elaborar unproyecto para instalar el respectivo sistema deacondicionamiento ambiental. La directiva tomó ladecisión de que éste tuviera los más altos índices deeficiencia.

Fueron instaladas 30 unidades tipo minisplit con unacapacidad individual de tres TR y una eficiencia de 1.14kW/TR, lo que resultó una mejor opción que lastradicionales unidades de ventana cuya eficiencia es de1.44 kW/TR, ya que se obtuvieron ahorros de 27 kWen la demanda y de 116,640 kW/h en el consumo anual,según se aprecia a continuación.

CONCEPTO S I S T E M A A H O R R O %CONVENCIONAL AHORRADOR

DEMANDA (kW) 207.6 79.5 128.1 62CONSUMO ANUAL (kWh) 645,840 274,644 371,176 57PRECIO MEDIO ($/kWh) 0.3938 0.3938 IMPORTE ANUAL ($) 254,331.78 108,154.80 146,176.98 57INVERSION ($) 777,718.69 1,069,927.88 292,209.21 1/

PERIODO DE RECUPERACION (AÑOS) 2.01/ Se refiere a la diferencia de inversiones, de $249,869.05.

Cuadro No. 5

Cuadro No. 6

CONCEPTO UNIDADES DE ACOND. AMB. TIPO VENTANA TIPO MINISPLIT AHORRO

CAPACIDAD UNITARIA (TR) 3.0 3.0 EFICIENCIA (kW/TR) 1.44 1/ 1.14 1/

POTENCIA UNITARIA (kW) 4.32 3.42 0.9NO. DE UNIDADES 30 30 CAPACIDAD TOTAL (TR) 90 90 DEMANDA TOTAL (kW) 129.6 2/ 102.6 2/ 27TIEMPO DE OPERACIÓN (horas/año) 3,504 3/ 3,066 4/ 438CONSUMO ANUAL (kWh) 454,118 314,572 139,546PRECIO MEDIO ($/kWh) 0.7487 0.7487 IMPORTE ANUAL ($) 339,998.45 235,520.00 104,478.39

1/ Valor consignado en catálogo.2/ Considerando un factor de diversidad unitario.3/ Corresponde a un factor de carga del 40%.4/Se considera un factor de carga del 35% por la operación controlada de las unidades minisplit.


En el siguiente cuadro se muestra la diferencia de costosentre las unidades minisplit y las de tipo ventana.

En este cuadro se consignan los ahorros logrados conel proyecto.

OBSERVACIONES

• Este proyecto contempló la instalación de 30 unidadesminisplit con capacidad total de 90 TR, en lugar delmismo número de unidades de ventana con idénticacapacidad total, por lo que el análisis refleja igualdadde circunstancias.

El ahorro en la demanda resultó de 20.8% y el delconsumo fue de 30.7%, diferencia que se debe a lafacilidad que presentan las unidades minisplit detrabajar en rangos de temperaturas mínimas, lo que asu vez permite reducir el factor de carga. En estecaso, dicho factor se estimó de 40% con unidadesventana, y de 35% con unidades minisplit. La diferenciade inversiones por $345,345.00 podrá ser recuperada

en 3.3 años con los ahorros obtenidos, lo cual resultóventajoso para el usuario.

En la Gerencia de Comercios y Servicios, se cuentacon proyectos exitosos en planteles educativos que

utilizaron tecnologías eficientes en las nuevas cons-trucciones entre los que destacan: el Colegio Americanode Tabasco, en Villahermosa, Tab.; el InstitutoTecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey,Campus Guadalajara, el Colegio Inglés de Villahermosa,Tab., y el Instituto Tecnológico de Tamaulipas enAltamira, Tamps., entre otros, lo que ha permitido demos-trar la conveniencia de utilizar equipos eficientesrespecto a los tradicionales.

CONCLUSIONES

• La versatilidad con que operan las unidades genera-doras de agua helada tipo tornillo, aunada a su mayoreficiencia, les permite competir ventajosamente conlas unidades tipo paquete aunque su costo sea mayor

DESCRIPCION COSTO $VENTANA MINISPLIT DIFERENCIA

30 Unidades de 36,000 BTU/horas 206,700.00 1/

30 Unidades evaporadoras marca York 36,000 BTU/horas 176,400.00 30 Unidades condensadoras marca York 36,000 BTU/horas 264,600.00 Tubería de cobre y de PVC hidráulico 14,910.00 30 Filtros deshidratadores y gas refrigerante 8,250.00 Cable y tubería p/conexiones eléctricas 28,419.00 Materiales diversos 4,295.40 Mano de obra 10,125.60 Subtotal 206,700.00 507,000.00 300,300.00IVA 31,005.00 76,050.00 45,045.00TOTAL 237,705.00 583,050.00 345,345.00

1/ No implica costo de instalación

Cuadro No. 7

CONCEPTO SISTEMA AHORROCONVENCIONAL AHORRADOR UNIDADES %

DEMANDA (kW) 129.6 102.60 27.00 20.8CONSUMO ANUAL (kWh) 454,118 314,572 139,546 30.7IMPORTE ANUAL ($) 339,998.45 235,520.06 104,478.39 30.7INVERSION ($) 237,705.00 583,050.00 345,345.00 1/

PERIODO DE RECUPERACION (AÑOS) 3.3

1/ Se refiere a la diferencia de inversiones.

Cuadro No. 8


debido al equipo perifériconecesario, como las maneja-doras de aire. Se observa, poruna parte, que las unidadespaquete no trabajan a cargasparciales, puesto que sólodisponen de dos compresores,mientras que las de tipo tornillopueden tomar la carga que seanecesaria e incrementar sueficiencia a medida que dichacarga desciende. Por otro lado,la eficiencia de aquellas es de1.3 kW/TR, mientras que estaspueden trabajar hasta un valorde 0.685 kW/TR, lo que es unelemento fundamental paraobtener ahorros sustanciales.

• En el sistema de iluminaciónpuede utilizarse el mismonúmero de luminarias tanto enel convencional como en el dealta eficiencia, sin embargo, ungabinete de bajo precio y, enconsecuencia, de mala calidad, requiere el doble delámparas que uno de buena calidad con reflector dealuminio, siendo porque los dos proporcionan el mismoflujo luminoso, sólo que uno con lámparas de menor

potencia por ser más eficientes. Este es un caso típicode productos que por tener bajo precio son de menoreficiencia y consumen más energía eléctrica.

REFERENCIAS POR PROYECTO YHOJAS CASO

• Informes finales de los proyectos de ahorro deenergía realizados

1. Universidad del Valle de Bravo, CS3-001-972. Escuela Moderna Jean Piaget, CS3-007-983. Colegio Americano de Tabasco, CS3-005-994. Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores

de Monterrey, CS3-013-995. Colegio Inglés de Villahermosa, CS3-015-996. Instituto de Estudios Superiores de Tamaulipas,

CS3-006-007. Instituto Franco Mexicano “Carlos Pellicer

Cámara”,CS3-010-00

8. Organización Educativa TABSCOOB, A.C.,CS3-020-00

9. Instituto de Estudios Superiores de Tamaulipas,CS3-026-00

10.Colegio Arji, CS3-030-00 M.R.



Desde la puesta en marcha del Programa Nacionalde Modernización Energética en 1989, la ComisiónFederal de Electricidad, por medio del Programa deAhorro de Energía del Sector Eléctrico (PAESE), hadesarrollado una serie de acciones en coordinacióncon instituciones como la SE, CONAE, FIDE, IIE, CRE,entre otras, en todos los sectores de la RepúblicaMexicana.

Tal es el caso del PAESE de la División BajaCalifornia, al que le corresponde atender a todos losmunicipios del estado de Baja California y de San LuisRío Colorado del estado de Sonora, que encongruencia con el objetivo principal del Plan Nacionalde Ahorro de Energía, el PAESE Divisional ylos PAESES de las zonas Mexicali y Tijuana,promueven constantemente en todos los sectores dela sociedad el ahorro y uso eficiente de la energíaeléctrica.

En esta ocasión, se presenta un resumen de los 21Premios Nacionales de Ahorro de Energía Eléctricaobtenidos desde 1991 en el ámbito divisional. Tambiénse incluyen los seis pasos clave sugeridos para laimplementación, con éxito, de un programa integralde ahorro de energía, que le permitió a la empresa oindustria obtener un control total del índice energéticoy, por supuesto, tener un papel competitivo en elcertamen correspondiente para la obtención delPremio Nacional de Ahorro de Energía Eléctrica.

• CONTEXTO GENERAL DE LA DIVISIONBAJA CALIFORNIA

A fin de contar con un marco de referencia,expondremos algunos datos generales de la DivisiónBaja California: ubicación geográfica, número de

21 PREMIOS NACIONALES DEAHORRO DE ENERGIA ELECTRICA YLA CONSTANTE BUSQUEDA DE LA

EFICIENCIA ENERGETICAIng. Agustín Lara Vela*

*Jefe de oficina PAESE, CFE Zona [email protected]

GENERALGENERALGENERALGENERALGENERALGENERALGENERALGENERALGENERALGENERAL

clientes y estadística de consumo de energía eléctricapor sector, como se muestra en las siguientes gráficas:

Ventas totales : 9,161,108 MWh

Tijuana33.12%

Ensenada7.61%

San Luis9.44%

La Paz8.47%

Constitución3.24%

Mexicali38.12%

Número de usuarios: 924,669

Constitución4%

La Paz10%

San Luis11%

Ensenada12%

Mexicali23%

Tijuana40%

ZONAS DE DISTRIBUCION, PERIODO 2000


establecido a nivel nacional, como se muestra en lasiguiente figura:

Puede observarse que el mayor consumo lo hace elsector industrial, el cual representa un porcentaje bajode clientes, por lo que permite duplicar elesfuerzo de atención de dicho sector.

CONTEXTO GENERAL DEL PAESE,DIVISION BAJA CALIFORNIA

Básicamente, el PAESE ha contribuido a elevarla imagen de atención y servicio de calidad alcliente, a fin de establecer una cultura de ahorrode energía mediante la constante difusiónen todos los sectores de la sociedad. Laestructura funcional del PAESE Divisional enBaja California se basa en el criterio de origen,

ESTADISTICAS POR SECTOR, PERIODO 2000Número de usuarios: 924,669

Industrial0.70%

Comercial9.77%

Residencial88.75%

Bombeo Agrícola0.35%

Servicios0.43%

Consumo total: 9,161,108 MWh

Residencial32.03%

Industria51.82%

BombeoAgrícola4.01%

Comercial9.67%

Servicios2.47%

PAESE ZONA

SectorEléctrico

SectorPrivado

SectorSocial

AmbitoInterno

Centrales Edificios Propios

AmbitoExterno

Doméstico

Gral. Privado

Gral. Público

Industrial

ServiciosMunicipales

Agrícola

Autoab.Cogeneración

Generales

Tarifas eIncentivos

Difusión

Educación yCapacitación

Análisis yEvaluación

Acciones

Folletos yPublicaciones

Pláticas yDifusión en

Radio, TV, etc.

Eventos yExposicionesDivisionales

AccionesEficient. DeServiciosPropios

Adecuaciónde

Instala-ciones

y Edificios

LámparasAhorradorasLFC. Ambito

Externo

DiagnósticosEnergéticos

Gestionesde Financia-

miento

Bombeo deA. Potable

Efic.

Efic. PozosAgrícolas

PromociónAutoabastecimiento

en la Industria

Admón. dedemandaProyectos

Demostrativos

Promociónen Cámaras

y Organismos

Aumento de laeficiencia enAlumbrado

PúblicoAdmón. de

demanda Sist.Bombeo


• CONTEXTO GENERAL DEL SECTOR INDUSTRIAL

A continuación se muestra el contexto general del sector industrial en Baja California.

INDUSTRIA MAQUILADORA, PERIODO 2000

Número de empresas: 1,228

Mexicali15.98%

Tijuana64.64%

Tecate11.29%

Ensenada8.09%

Tijuana68.67%

Ensenada5.41%

Mexicali21.62%

Tecate4%

Personal ocupado: 281,397

PARTICIPACION DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA EN EL TOTAL NACIONAL, PERIODO 2000

Número de empresas

Nacional66%

BajaCalifornia

34%

Personal ocupado

Nacional78.4%

BajaCalifornia

21.6%

SISTEMA PORCENTAJE

ILUMINACION 15-20 %

AIRE ACONDICIONADO 43-55%

MOTORES Y COMPRESORES

(PROCESO) 15-35%

OTROS 5-7 %

La industria de mayor importancia en la frontera Tijuana-USA es la maquiladora. El balance común de energía parauna maquiladora en Baja California es el siguiente:


21 GANADORES DE LOS PREMIOS NACIONALES DE AHORRO DE ENERGIA ELECTRICA

1999Categoría Nombre Lugar CiudadGrandes comercios y servicios Gobierno del Estado 3º Mexicali, B.C.Medianos y pequeños comercios Sábalo Cabo Pueblo Bonito 1º Los Cabos, BCSPequeña y mediana industria JVC Industrial de México 2º Tijuana, B.C.

SANYO Div. Baterías 3º Tijuana, B.C.Instituciones educativas y de investigación UABC 2º Mexicali, B.C.1998Categoría Nombre Lugar CiudadGrandes comercios y servicios TELNOR 1º Tijuana, B.C.

Gobierno del Estado 2º Mexicali, B.C.Pequeña y mediana industria SANYO Div. V.C. 2º Tijuana, B.CInstituciones educativas y de investigación UABC 2º Mexicali, B.C.1997Categoría Nombre Lugar CiudadGrandes comercios y servicios Gobierno del Estado 1º Mexicali, B.C.Instituciones educativas y de investigación UABC 3º Mexicali, B.C.1996Categoría Nombre Lugar CiudadGrandes comercios y servicios TELNOR 3º Tijuana, B.C.Instituciones educativas y de investigación UABC 1º Mexicali, B.C.1995Categoría Nombre Lugar CiudadInstituciones educativas y de investigación UABC 3º. Mexicali, B.C.1994Categoría Nombre Lugar CiudadGrandes comercios y servicios TELNOR 1º Tijuana, B.C.

Plaza Cachanilla 3º Mexicali, B.C.Pequeña y mediana industria KENMEX 1º Tijuana, B.C.Instituciones educativas y de investigación UABC 2º Mexicali, B.C.1992Categoría Nombre Lugar CiudadInstituciones educativas y de investigación UABC 1º Mexicali, B.C.1991Categoría Nombre Lugar CiudadInstituciones educativas y de investigación UABC 1º Mexicali, B.C.

CAEM 2º Mexicali, B.C.

El total de participantes desde 1991 hasta 1999 ha sido de 96 empresas e institucionesParticipación de Baja California en el PremioNacional de Ahorro de Energía Eléctrica

BajaCalifornia

16%

Desierto10%

Nacional74%

Premio Nacional de Ahorro de EnergíaEléctrica División Baja California

Los Cabos5% Tijuana

33%

Mexicali62%


• DESARROLLO DEL TEMA

En esta sección se plantearán seis pasos clave paraestablecer con éxito y de manera permanente unPrograma Integral de Ahorro de Energía Eléctrica(PIAE):

1. EL CONTACTO INICIAL Y LA FILOSOFIA DELAHORRO DE ENERGIA

El contacto inicial es de vital importancia, ya que en laentrevista se puede visualizar el grado de interés de laempresa o industria en función.

Se sugiere que la primera entrevista se lleve a cabo enla propia empresa a fin de obtener una primera impre-sión de las instalaciones generales. No olvide cumplircon las reglas de rutina para una entrevista, como es lapuntualidad, buen ánimo, etc., ya que usted será porta-dor de una primera impresión también. Generalmente,la primera entrevista se hace con un mando intermedio.

Conviene preparar con anticipación una propuesta“personalizada”, esto es, integrar una presentación decalidad que incluya un folleto original de la convocatoriaal certamen por el Premio Nacional de Ahorro deEnergía Eléctrica, los resultados de por lo menos elcertamen inmediato anterior, y un resumen de losapoyos que brinda el PAESE, incluido un programa definanciamientos y una copia del programa de incentivos.

Esto permitirá a su interlocutor contar con materialsuficiente para analizar la propuesta de trabajo yconcertar una siguiente reunión, ya que el material

proporcionado es suficiente para la primera entrevista.De cualquier forma se han puesto ya las “cartas sobrela mesa”. Una segunda reunión aumenta las posi-bilidades de iniciar un programa integral de ahorro deenergía eléctrica.

No olvide mencionar su personal filosofía del ahorro deenergía, la cual puede marcar la diferencia entre laatención o la integración de un cliente más, siempre ycuando coincidamos en que el hecho de ahorrar energíanos permitirá, en conjunto, mejorar nuestro entorno, paraefectos inmediatos y futuros.

2. ANTES QUE NADA ... LOCALIZAR AL LIDER

Una vez que el mando intermedio tiene la suficientecapacidad de iniciar las actividades preliminares delPIAE, autoriza su inicio después de haber revisado lapropuesta del PAESE, y deja claras dos cosas:

a) La conformación del Comité de Ahorro de Energía.b) La presentación del PIAE al directivo de la empresa.

Existe un paso intermedio antes de seleccionar a losintegrantes del Comité de Ahorro de Energía: laselección del coordinador, encargado o líder del Comité.

En efecto, este coordinador debe contar con las carac-terísticas de un líder, tales como la capacidad de inte-gración, deslindar responsabilidades, coordinaracciones, trabajar bajo presión y sobre todo, que se inte-gre al compromiso de la filosofía del ahorro de energía.No será imposible encontrar al coordinador o líderadecuado si se plantea el reto desde el principio. Se

debe tener en cuenta que no siempre elgerente de mantenimiento cumple con estafunción, aunque así debería ser, ya que suparticipación es de gran importancia para eléxito del PIAE. Como estamos hablando delos sistemas propios de la empresa, el gerentede mantenimiento forma parte medular delComité.

En otras palabras, hay que procurarseleccionar, en la medida de lo posible, alcoordinador o líder adecuado, y el 50% deléxito del PIAE se habrá logrado.

Por otra parte, la primera función delcoordinador o líder del Comité de Ahorro deEnergía será la preparación del terreno para


presentar al PIAE ante los círculos direc-tivos; también se encarga de recopilar lainformación inicial y coordinar unprediagnóstico energético, a fin de contarcon datos precisos y generales para el po-sible cuestionamiento que en su momentohará el directivo; sin embargo, hasta elmomento, el PIAE no existe formalmentepara la empresa, ya que se requiere elbanderazo de salida, por así decirlo, deldirectivo de la misma.

3. UN DIRECTIVO ALTAMENTEINVOLUCRADO

Para este momento, se cuenta ya con infor-mación suficiente para presentar el PIAE aldirectivo, también se ha conformado unaprimera fase del Comité de Ahorro de Energía, y su líderha comprendido la magnitud del reto y la cantidad dehoras-hombre que están por venir.

Por otro lado, el consultor del PAESE debe involucrarsecon las filosofías de la empresa y la mentalidad deldirectivo; si éste es de origen extranjero, se recomiendaapoyarse en el trabajo de traductores para evitar desviarla idea principal. En todos los casos se hará unapresentación ejecutiva de 45 minutos como máximo. Siusted ha logrado captar la atención del directivo por mástiempo, prácticamente ha institucionalizado laimplementación del PIAE.

Una recomendación importante es la de no desvirtuarla dimensión del PIAE ni incurrir en compromisos pocofactibles; debe quedar lo más claro posible el hecho deque el resultado depende, en gran medida, del óptimodesarrollo de las actividades del Comité.

Y, como un “iceberg” que sólo asoma una pequeña partedel volumen real, el directivo comprenderá que paralograr un resultado favorable, su personal estarátrabajando con el resto del volumen de las actividades.

De igual forma, se buscará replantear el reto inicial detrabajar en la obtención del Premio Nacional y seratificará el compromiso del Comité de Ahorro deEnergía de la empresa.

Es importante mencionar que el ahorro de energía, comocualquier otra forma de economizar recursos para laempresa, es siempre bien recibido; sin embargo, y para

lograr un mayor impacto, se sugiere relacionar al PIAEcon los programas internos de la empresa, como seexplica en el siguiente paso.

4. EL AHORRO DE ENERGIA VA... DESPUES

Para que un plan de ahorro de energía sea competitivo,conviene analizar con lujo de detalle los programasinternos de la empresa que relacionen en algunos desus renglones el manejo, reducción o uso eficiente delos energéticos, pues normalmente las empresas yaestán trabajando en políticas ambientales y de calidad.De esta forma, el PIAE no se convierte en un programamás, sino en un complemento que vendrá a reforzarcon actividades claras y metas alcanzables ese rubrodel programa interno que está “pendiente” de lograrse.

En esta sección mencionamos como ejemplo tresinteresantes “Programas internos” que permitieronenlazar, en su momento, un programa integral de ahorrode energía eléctrica que desembocó en algún lugar delPremio Nacional de Ahorro de Energía Eléctrica.

a) PROGRAMA PRACTICO DE REVOLUCIONESDE FABRICAS (PPORF)

“El PPROF es un sistema práctico que permite combinary multiplicar el poder de 20 claves para que su fábricaproduzca artículos de alta calidad más rápidamente, másbaratos y con mayor facilidad. Se trata de un programaespecífico que puede ser utilizado por cualquier tipo deorganización industrial.”


ambiental sólidas, tales como minimización dedesperdicios, reciclado, control de la descarga deresiduos al aire, agua o tierra y medidas para el ahorrode energía”.

“La meta global de la serie ISO 14000 es hacer que lascompañías identifiquen aspectos ambientales(actividades, productos y servicios que pueden presentarinteracción con el medio ambiente), y encuentren formasde manejar sus impactos, positivas o negativas. Estose alcanza a través de la creación de un sistema degestión ambiental (SGA)”, como se muestra en lasiguiente figura:

9Mantenimiento

de equipos

7Fabricación

consupervisión

cero

14Educar a lostrabajadorespara hacer

mejoras

6Análisis de

valoresfabricación

17Control deeficiencia

18Empleode micro

procesadores

19Consevaciónde energía ymateriales

10Políticas detiempos de

trabajo

13Eliminacióndesperdicio(Mapa del

tesoro)

15Trabajadorespolivalentes

8Fabricaciónacoplada

4Reducción de

stocks

5Tecnología de

cambiosrápidos de

útiles

16Programaciónde producción

12Desarrollo deproveedores

1Limpieza y

organización

20Capacidadtecnológica

3Actividades

de pequeñosgrupos

2Racionalización

del sistema /dirección

de objetivos

Reforzamientode calidad de

fabricación

Energizarlugares de

trabajo

Mejorcalidad

Más barato(costo) Más rápido

(tiempo defabricacion)

La clave 19. Conservación de energía y materiales marcó la pauta para desarrollar con éxito el PIAE

11Sistema de

aseguramientode la calidad

DIAGRAMA DE RELACIONES DE LAS 20 CLAVES PPORF

“En el diagrama de relaciones de las 20 claves, elnúmero 1(limpieza y organización), la 2 (racionalizacióndel sistema/dirección de objetivos), la 3 (actividades depequeños grupos), y la 20 (capacidad tecnológica)señalan las cuatro esquinas exteriores. La colocaciónde estas claves como piedras angulares se lleva a cabopara enfatizar su papel como fundamento en el que seapoya el resto del programa PPORF”.

b) ISO 14000 – SISTEMAS DE GESTION AMBIENTAL

“ISO 14000 es una serie de normas genéricas.Colectivamente, la norma tiende a proporcionar medioseficaces, eficientes y económicos para quelas compañías implementen prácticas de gestión


MODELO DE MEJORA CONTINUA AL SISTEMA DE GESTION AMBIENTAL

Política ambiental

Planificación

Implementación y operación

Comprobación y accióncorrectiva

Revisión de la dirección

ISO 14000

c) ESTABLECIMIENTO DE LA FILOSOFIA JIT(JUSTO A TIEMPO) Y LAS 5‘S.

Esta filosofia y forma de trabajar, por lo general seutiliza en empresas o industrias de origen asiático, princi-palmente de Japón y Corea.

“La tendencia actual en Japón hacia la diversificacióndel mercado, ha estimulado adicionalmente la demandade una amplia variedad de productos elaborados enpequeños lotes y entregas rápidas”.

“En pocas palabras, la producción JIT consta de ideasy técnicas para la completa eliminación del despilfarro”.“Las 5‘S son los bloques fundamentales sobre los quepodemos instalar la producción en flujo, el control visual,las operaciones estándares y otros bloques de adminis-tración del JIT. Este largo y duro proceso decolocación de bloques de fundamento, enpocos años transformará a una fábrica en unaentidad con una estrecha aproximación al sistema deproducción JIT”.

El Programa “5’S” se basa en los puntos siguientes:

SEIRI (Arreglo adecuado): Distinguir claramente entrelo que se necesita y lo que no se necesita.

SEITON (Orden): Tener siempre lo que se necesitaen el lugar correcto para que cualquiera puedaencontrarlo.

SEISO (Limpieza): Mantener a la empresa limpia entodas sus áreas.

SEIKETSU (Pureza): Dar seguimiento o condición delas tres primeras S.

SHITSUKE (Disciplina): Hacer un hábito el mantenerlos procedimientos establecidos.

Estos programas dan como ejemplo claro que el plande ahorro de energía va...después de lograr insertarseen la visión global de la empresa, y que tomará fuerzade acuerdo con el compromiso de trabajo del Comitéde Ahorro de Energía.

5. ¡MANOS A LA OBRA!

Sólo resta comentar que una vez aceptado e insti-tucionalizado el PIAE, el siguiente paso es poner ¡manosa la obra! En esta etapa se recomienda trabajar enbase al plan de acción de las diferentes metodologíaspara desarrollar el PIAE. A continuación, y a manera deejemplo, se muestra la configuración planteada porTELNOR en su plan de ecología y propiamenteextractado de la convocatoria del Premio Nacional.

En otras palabras, se tiene que analizar técnicamentey, en la medida de lo posible, integrar todos los sistemasde la empresa al “factor humano” en el proceso formativoy de concientización para el ahorro y uso eficiente de laenergía eléctrica.


Cortesía: TELNOR, S.A. de C.V.

PROGRAMA INTEGRAL DE AHORRO DE ENERGIA

INICIO

RETROALIMENTACION

DIAGNOSTICO PLANEACION

CAPACITACION

EVALUACION

EJECUCION

1 23

4

5

16 17 18

15

6 7

8 910 11

12 13 14

6. EN LA RECTA FINAL

Es posible que durante el desarrollo del plan de accióndel paso anterior, se consolide el compromiso departicipar en el certamen por el Premio Nacional de

Ahorro de Energía Eléctrica en función, o tal vezúnicamente se cumpla con los compromisos delprograma interno de la empresa y se continúe “con loque sigue”; la decisión depende de la forma cómo se hallevado a la práctica el PIAE.

Descripción de los puntos señalados en el diagrama a bloques

1. Diagnóstico energético2. Estudios de ingeniería3. Sistemas operativos y organizacionales4. Acciones, medidas y programas5. Nivel de instrumentación y mediciones6. Medidas correctivas7. Nuevas tecnologías8. Nuevos diseños de instalación9. Modernización tecnológica10. Indicadores y parámetros

11. Análisis de la información12. Efectividad de las medidas13 Evaluación de reducción de consumos14. Reducción de costos unitarios15. Procedimientos de capacitación16. Alcance y profundidad de la capacitación17. Cursos, pláticas y seminarios18. Participación del personal


M.R.

Sin embargo, si el directivo de la empresa o industriase ha convencido de los resultados obtenidos por elcomité del PIAE y de la importancia de participar en elPremio Nacional, tanto por reducción de costos,contribución al entorno, como por prestigio e imagen,es posible que en breve el Comité de Ahorro de Energíase encuentre viviendo la recta final.

Esta fase combina una serie de emociones y lleva al másalto grado de efervescencia al equipo de trabajo. Es enella en donde se decide la forma como serán presentadoslos proyectos y esfuerzos realizados durante el desarrollodel PIAE, ¡no hay tiempo que perder!, y en más de unaocasión, el directivo destina recursos especiales, talescomo instalaciones, soporte de informática, etc.

La empresa se encuentra en vísperas de enviar su reportepara participar en el Premio Nacional, por lo que todosestán trabajando bajo presión y contra el tiempo. Los deta-lles no faltan, el tiempo sigue transcurriendo, empieza aaumentar la incertidumbre, se comparan resultados, lossentidos de todos los involucrados están en alerta, el tiem-po parece volar, se ha llegado a un punto sin retorno...elreporte se tiene que enviar completo y a tiempo.

En la recta final el agotamiento físico al finalizar lajornada va acompañado de esa agradable sensaciónde alta energía interna característica en aquellaspersonas que se han involucrado al cien por ciento enel reto y en la acción.

Surge nuevamente “la filosofía” del ahorro de energía y tomamayor sentido, pues seguramente todos deseamos unmundo mejor, ¡esa es la contribución de cada kWh ahorrado!

CONCLUSIONES

1) Los certámenes llevados a cabo desde 1991 por elPremio Nacional de Ahorro de Energía Eléctrica, handemostrado, gracias a la alta participación de losdiferentes sectores, la efectividad de implementarprogramas integrales de ahorro de energía.

2) En CFE-PAESE, División Baja California se hanhecho esfuerzos importantes por consolidar la cultu-ra del ahorro de energía; sabemos que falta muchopor hacer y el compromiso permanente es continuaren la constante búsqueda de la eficiencia energética.

3) Con el fin de contar con datos comparativos, sepresenta el siguiente resumen de ahorro de energía,

derivado de los 21 Premios Nacionales en la DivisiónBaja California.

Ahorro anual de energía 3,124,561 kWh. Promedio:14.27%.

Ahorro anual en demanda 3,636 kW. Promedio: 26.4%

Se estima un ahorro total de 65,615,781 kWh que, a ma-nera de reserva, ha permitido abastecer a 328,079 vi-viendas con consumos mensuales promedio de 200 kWh.

4) La disminución de emisiones contaminantes es lasiguiente:

a) Se evitaron 165,601 toneladas de contaminantes ala atmósfera.

b) Se evitaron 65,878 toneladas de CO2. 1,299toneladas de SO2, 91,862 toneladas de NOx, y 6,526toneladas de CO.

c) Se evitaron quemar 115,484 barriles de petróleo.

BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS

1. Reporte divisional, usuarios, ventas y productos. Periodo 2000. C.P.Porfirio Ballesteros T. Jefe Divisional Oficina Consumidores, B.C.

2. Reporte divisional, Premio Nacional de Ahorro de Energía Eléctrica.Arq. Laura Y. Morales Sosa. Jefe Div. PAESE, B.C.

3. Estadísticas Básicas de Baja California. Periodo 2000. Gobiernodel Estado de Baja California. Secretaría de Desarrollo Económico.

4. 20 Claves para mejorar la fábrica. Iwao Kobayashi. Edit. ProductivityPress. 1993. Cambridge, Massachusetts y Norwalk, Connecticut.U.S.A. I.S.B.N.: 84-87022-89-8.

5. ISO 14000, Auditorías de Sistemas de Gestión Ambiental. PerryJohnson, Ing. 1996. Southfield, Michigan 48075. U.S.A.


LA ILUMINACION NATURAL Y ELAHORRO DE ENERGIA

* Silvia Arias Orozco

*Doctora en Arquitectura, Profesora-investigadora en el Centrode Investigaciones en Ergonomía (CIE) de la Universidad de Guadalajara

El tema de la iluminación natural en la arquitectura esde reciente aparición en sus aspectos técnicos, perodebido al incremento de las tarifas por consumo deenergía eléctrica, la idea del ahorro energético tiendea estar en las de primer orden. En la actualidad resultaincongruente que en las horas laborales diurnas, milesde oficinas y centros de educación enciendan losinterruptores para iluminarse artificialmente. Porejemplo, la gran cantidad de horas de luz natural alaño con que cuenta la zona metropolitana de Guada-lajara permitiría prescindir de cualquier dispositivo deiluminación eléctrica, con la simple adecuación de loselementos arquitectónicos para su apropiado diseñolumínico, y con una inversión mínima que en muchoscasos es recuperable.

Por lo anterior, se puede asegurar que resultaparadójico que en esta era de tecnología avanzada,las edificaciones, en muchas ocasiones, no esténacorde a los cambios que ha sufrido la iluminaciónnatural a lo largo del desarrollo de la humanidad enfunción de la evolución de las ciencias y la propiatecnología.

LA FUNCION DE LA ILUMINACION

Para el ser humano la luz es muy importante porqueaproximadamente el 80% de la información querecibe viene de sus ojos; la visión no es una acciónpasiva en respuesta a los objetos iluminados, sinoque más bien procesa la información y la enfocaen los detectores de luz de la retina del ojo, paradespués almacenarla y transferirla a travésdel nervio óptico hacia el cerebro para suinterpretación. Por lo tanto, la visión depende de laluz y del sistema visual.

La cantidad y tipo de luz que recibe el ojo humano tieneuna influencia directa en la manera como se ven lascosas. Los grandes arquitectos de la historia, incluidoslos diseñadores del Partenón, de los emplazamientosarqueológicos mayas, los constructores de lascatedrales góticas, así como los arquitectos del presentesiglo, han comprendido el impacto que tiene la luz naturaly su importancia en el desarrollo de los ambientesadecuados para el hombre. Si bien la luz natural y laartificial tienen características individuales y diferentesatributos cualitativos, la luz en general puede serutilizada por la arquitecura tanto para crear efectosagradables, como para proporcionar espacios lumíni-camente adecuados a la tarea visual específica que sevaya a desarrollar. De la misma manera como se empleael tabique, el acero, la piedra y el concreto, la luz nodebe emplearse como simple elemento decorativo, sinocomo parte estructural de la Arquitectura.1

En términos de luz, puede decirse que el confortlumínico se logra cuando el ojo humano está encondiciones de leer un libro u observar un objeto fácil y


rápidamente sin distracciones y sin ningún tipo deestrés. Para obtener confort visual se requiere, entreotros: una adecuada iluminación, sin llegar aldeslumbramiento (exceso de iluminación), lasconsideraciones subjetivas de un adecuado esquemade color y, en el caso del diseño con luz natural, evitarinteriores oscuros y procurar proveer las formas ytamaños convenientes de ventanas para mantener elcontacto con el mundo exterior.

Cabe la posibilidad de que al encontrar el criterioadecuado de iluminación y la eliminación de deslum-bramiento, éste sea contradictorio con los requerimientosde otra índole, como es el caso del confort térmico o elacústico. Es tarea del arquitecto considerar todas lasvariables de impacto, incluidas ganancias solares,calidad acústica y calidad de aire y evaluar sus impactosy su interrelación con otras, además de decidir lasprioridades del espacio que se está diseñando.

Lo anterior se debe a que no es lo mismo diseñar unespacio de estudio que uno de reposo. Cada uso ocu-pacional tendrá prioridades distintas, por lo que la escalade valores se moverá hacia una u otra parte.

PERCEPCION VISUAL Y CONFORT

Como es sabido, el propósito principal de un adecuadodiseño lumínico es crear ambientes bien iluminadosdonde sea factible el buen desarrollo visual sin fatigaocular. La importancia de estas consideracionesdepende, asimismo, de la función o tarea visual que seva a desarrollar en el espacio diseñado; no es lo mismoel diseño para una biblioteca que el de un taller orfebreo el de un local de ventas.

La viabilidad de facilitar las actividades visuales comoleer un libro o realizar una tarea de gran agudeza visualmediante la utilización únicamente de iluminación natu-ral, puede ser analizada por factores físicos como elconfort visual y el ahorro energético sustancial. Existennumerosos parámetros y tablas que indican los límitesmáximos, mínimos y recomendables de la iluminaciónrequerida para las diferentes tareas específicas.2

Sin embargo, la medición de la tarea visual estágeneralmente determinada por la visibilidad de lo máspequeño o del detalle más difícil de ser reconocido.También es importante determinar el grado de contrasteque esto tiene con el ambiente inmediato, la

Figura 1

80°

70°

Línea de visión

Angulo de visión Campo visual

90°

120°

150°

180°

210°

240°270°

300°

330°

0°

30°

60°

90°

90°

60°

60°

30°

30°


disponibilidad del tiempo de luz para desarrollar la tareaen cuestión y las capacidades del sistema visual.

Existen, asimismo, otros factores que pueden perturbarel nivel de confort visual deseado; las reflexiones deotros elementos arquitectónicos y el grado de deslum-bramiento que provocan, influyen decisivamente en eldesarrollo visual. Aunque es muy difícil determinar losefectos de los sistemas de iluminación en la producti-vidad y el rendimiento laboral, sí puede hacerse unaaproximación de los parámetros a utilizar. Varios experi-mentos han sido realizados en condiciones simuladas,alejándose de lo concerniente a la iluminación natural.De los experimentos realizados, el de la CommissionInternationale d’Eclaraige (CIE) y los de la IluminatingEngineering Society (IES), son los más aceptados dadala seriedad de sus investigaciones.

LA ILUMINACION NATURAL Y EL AHORRO ENER-GETICO

Para encontrar el método de evaluación económica idealencaminado hacia una auditoría energética realizadadentro de un edificio con relación al consumo eléctricopor cuestiones de iluminación natural, es necesariotomar en cuenta varios factores que, aunque parezcanaislados, se requiere una visión integral de ellos.

Precisamente, para la valoración del costo-beneficio delas tecnologías que apuntan hacia la optimización de lailuminación natural en las edificaciones, es necesario

tomar consideraciones de carácter global debido a losproblemas que representan las innumerables dificulta-

des técnicas y operacionales que hacen posible sufuncionamiento.

Para que lo anterior sea factible, es necesario que losbeneficios se tomen en cuenta de acuerdo con doscategorías.3

• Que puedan ser transformados en dinero real, para loque es necesario utilizar tecnologías y estrategias queaseguren el ahorro energético por concepto deiluminación, así como en la energía usada en laclimatización artificial.

• Que se obtenga el confort ambiental. Dichos beneficiosno serán tomados en cuenta si están en contra delconfort del usuario, así como de sus condiciones detrabajo u otros similares.

Cabe mencionar que este tipo de evaluaciones econó-micas, usualmente tiende a limitar los beneficios realesdel ahorro energético, como pueden ser los de tipomotivacional referente a la conciencia de la proteccióndel medio ambiente.

ANALISIS COSTO-BENEFICIO

Para encontrar el método idóneo de evaluación delcosto-beneficio en edificaciones que utilicen tecnología

Figura 2

Iluminancia (Lux)

Efic

ienc

ia v

isua

l %

Ambiente luminoso óptimo

Pérdida de visibilidad debido a la adaptaciónal ambiente luminoso

Ambiente luminoso

100%

Agu

deza

(vi

sual

)

Eficacia y agudeza visual


avanzada para la optimización de la iluminación natural,es necesario tomar en consideración las decisionesrespecto al tipo de inversión que se llevo a cabo en laetapa de diseño y construcción.

Por ejemplo, con frecuencia, que muchos proyectosconstructivos varían las expectativas de crecimientoiniciales, lo cual también se traduce en el empleode mayor número de trabajadores, incrementándose asu vez la posibilidad de accidentes y errores deedificación. El crecimiento del proyecto tambiénrepercute en la complejidad de los planos constructivosy de instalaciones, haciéndolos más propensos a múlti-ples revisiones debido al grado de complejidadque existe entre cada uno de los elementos queinteractúan.

Los costos se elevan, junto con los impuestos que gene-ran este tipo de incrementos de volumen de construc-ción y de los calendarios de obra.

En el caso que nos ocupa, nos referimos al término«inversión» como la operación económica-financiera enque incurre la constructora para la expedición de capitalen espera de obtener ganancias en un futuro. Estoconsiderando la diferencia entre el valor original deledificio y el obtenido con la implementación de los siste-mas de iluminación en años venideros.

Las características deseables para la inversión en elproyecto se resumen en los siguientes factores.4

• La cantidad expedida inicialmente en el proyecto• Los futuros ingresos generados por el ahorro

energético• La duración del proyecto en relación a la vida

económica de los fondos

ESTIMACIONES DE AHORRO ENERGETICO ANUAL

Para realizar estimaciones de ahorro energético anualpor concepto de iluminación artificial, es necesario cono-

cer la relativa frecuencia de las condiciones devariación del cielo durante las horas operacionalesdel edificio. El método tradicional se basa en lasproyecciones registradas en observatorios de larelativa frecuencia del cielo despejado y cubierto(nublado). Las estimaciones de la luz de día (FLD)disponibles consideran dos factores principales:la latitud del lugar y el supuesto cielo encondiciones cubiertas.

La estimación del ahorro energético anual atribuidoal aprovechamiento de la iluminación natural,puede basarse en la predicción del porcentajeanual en el que el sistema de iluminación eléctricano se utiliza. Dicho porcentaje está en función dela estrategia de control de la iluminación eléctricautilizada, el estándar de horario de trabajo, losdatos locales de clima, así como del total deiluminación natural disponible (expresada en FLD),medida en un punto específico del edificio. Otrasdos consideraciones que intervienen en dichaestimación, son las siguientes:

•El estándar laboral anual, que se define como365 días por cualquiera de las 12 jornadas detrabajo más usuales. En este estándar seincluyen combinaciones de los tres horariosde inicio laboral (7:00, 8:00 y 9:00), así comolos de finalización (16:00, 17:00, 18:00 y 19:00)en ciudades promedio.5


• El Factor de Luz Diurna (FLD) se define como lailuminación de luz natural medida en un punto situadoen un plano determinado, debida a la luz recibidadirecta o indirectamente desde un cielo de supuestao conocida distribución de iluminación (E), y la cual esexpresada en porcentaje:

E int FLD (%)= ————— x 100%

E ext

Cabe mencionar que para las estimaciones de ahorroenergético es necesario considerar otros factores de

Figura 3

LUX

300

200

100

4 6 8 10 12 14 16 18HORARIO

dise

ño d

e la

ilum

inac

ión

220

LUX

300

200

100

4 6 8 10 12 14 16 18HORARIO

dise

ño d

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ilum

inac

ión

220

E ds > E int

Diseño de la iluminación en un periodo laboral de 8:00 - 18:00

igual importancia como pudieran ser: el tipo de mate-riales y acabados utilizados en muros y cielos raso inte-riores, los requerimientos de detalle visual dependiendode la tarea, los obstáculos exteriores, etc.

Podemos concluir que mediante las estrategias adecua-das de iluminación, es posible conseguir un ahorro ener-gético sustancial. Las horas-sol anuales con las que secuenta en gran parte del territorio nacional, permitenasegurar que en los horarios laborales normales sepodría prescindir de cualquier tipo de luminariasartificiales.6

Diseño del ahorro energéticoen un periodo laboral de 8:00 – 18:00

LUX

300

200

100

4 6 8 10 12 14 16 18HORARIO

dise

ñode

la il

umin

ació

n

220

Sin control

exce

so d

eilu

min

ació

n

500

iluminación totalinterior

iluminación naturalinterior

LUX

300

200

100

4 6 8 10 12 14 16 18

HORARIO

dise

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la il

umin

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n

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min

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n

500iluminación

totalinterior

iluminaciónnaturalinterior

ahor

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chan

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ilum

inac

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natu

ral

Sistema de dos pasos (en periodo apagado)

Figura 4


REFERENCIAS

1. Arias Orozco, Silvia / Avila Ra-mírez David «La IluminaciónNatural en la Arquitectura»

2. Commissiion of the EuropeanCommunities. «European Re-ference Book on Daylighting»

3. Moore, Fuller. “Concepts andpractice on Architectural day-lighting”

4. Robbins, C. L. / Hunter K. C.“A model for iluminance onhorizontal and vertical surfa-ces”

5. Avouac, Pascale. “Bien voir,bien apprendre”

6. Moore, Fuller. «Concepts andpractice on Architectural day-lighting» M.R.

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PROGRAMAS Y PROYECTOSDEL FIDE EN EL 2003

*www.fide.org.mx

La búsqueda permanente de nuevos mecanismos paraimpulsar la eficiencia energética en México y lascondiciones cambiantes del entorno en el cual sedesarrolla esta actividad, dan origen a la formulaciónde ajustes a la estrategia de operación del FIDE, enparticular de los proyectos y programas que hanmostrado su eficacia. El contexto nacional propiciatambién el desarrollo de nuevas acciones cuyo objetivofundamental es eliminar las barreras que enfrenta laaplicación generalizada de medidas de ahorro deenergía eléctrica.

En este artículo se presenta, a modo de síntesis, unadescripción de los diferentes proyectos y programasconsiderados por el FIDE para el año 2003, de acuerdocon el sector al cual van dirigidos.

SECTOR INDUSTRIAL

Los proyectos dirigidos a este sector mantienen, comoprincipio básico, la ejecución de programas cuyofinanciamiento se recupera con base en los ahorros enla facturación eléctrica. La estrategia paraeste tipo de acciones, es propiciar unamayor participación en las inversiones porparte de las empresas y lograr que la tasade interés se acerque a las comerciales.

Para el sector industrial se cuenta conproyectos dirigidos a grupos corporativos,para los cuales existen financiamientoshasta por 2.5 millones de pesos paraapoyar, al menos, a tres empresas delmismo corporativo; en este caso, dichocorporativo tiene que aportar al menos el50% de la inversión total.

Adicionalmente, se apoyan empresas de alto consumomediante financiamientos hasta por un millón de pesospara la realización de diagnósticos energéticos, a travésde los cuales se establecen las áreas de oportunidad,se precisan los potenciales de ahorro, y se evalúaneconómicamente las medidas que se aplicarán con elfinanciamiento otorgado por el FIDE, el cual puederepresentar hasta el 60% de la inversión total.

En general, este tipo de proyectos tienen plazosmáximos de pago de 24 meses, que es el tiempo en elque se recuperan las inversiones, de acuerdo con elflujo de recursos que generan los ahorros.

Otra de las opciones que se manejan en materia deproyectos para el sector industrial, consiste en elotorgamiento de financiamientos hasta por 500 milpesos para la instalación de sistemas que permitanadministrar la demanda, con lo que se generan ahorrossignificativos para las empresas y para el sistemaeléctrico nacional, en la medida que se reduce lademanda pico del sistema.

FIDE*


El tipo de medidas que se aplican incluye desde aquellasque prácticamente no tienen costo, como son laeliminación de desperdicio mediante el ajuste enprácticas operativas y la aplicación de programas demantenimiento, hasta aquellas que implican laoptimización de sistemas de alto consumo como los dealumbrado, electromotriz, de aire comprimido yrefrigeración, entre otros. Esto se logra mediante lasustitución de equipos obsoletos por otros de altaeficiencia, así como ajustes e instalación de dispositivostales como variadores o arrancadores que contribuyena reducir el consumo de energía eléctrica.

Otras medidas permiten reemplazar procesos decalentamiento que se basan en el consumo deelectricidad, por procesos y equipos que utilizancombustibles. Es importante señalar que también sefinancia la sustitución de equipos y maquinariaespecífica para la elaboración de los productos del girode las empresas, por tecnología más moderna y, por lotanto, más productiva y eficiente en materia de consumoenergético. Estos proyectos contribuyen de manera muyimportante a elevar la productividad y competitividadde las empresas, al reducirse los costos por conceptode consumo energético, mantenimiento y calidad.

PROYECTOS DIRIGIDOS A EMPRESAS YORGANISMOS COMERCIALES Y DE SERVICIOS

Los apoyos dirigidos a este sector se basan tambiénen el otorgamiento de créditos dirigidos a la aplicaciónde acciones de ahorro de energía eléctrica en hoteles,edificios, planteles educativos, tiendas departamentales,tiendas de autoservicio, plazas comerciales, restau-rantes y hospitales, entre otros, en plazos y tasas de

interés que permitan pagar los financiamientos con baseen los ahorros que se obtienen en la facturación eléctrica.

Igual que en el caso de empresas industriales, losfinanciamientos pueden dirigirse a cadenas comercialesen donde los créditos pueden ser de hasta 5 millonesde pesos cuando la cadena tiene más de 50establecimientos, comprometiéndose ésta a aportar almenos el 50% de la inversión total. En el caso de losproyectos dirigidos a comercios y servicios, los plazosde recuperación de los financiamientos otorgadospueden ser de hasta 36 meses.

Una de las opciones que se tienen en proyectos dirigidosa este sector, consiste en el apoyo para nuevasconstrucciones, en este caso se financia el diferencialdel precio de equipos de eficiencia convencional, conrelación de equipos de alta eficiencia, y las condicionesde recuperación son prácticamente las mismas que enlos otros proyectos.

Para el desarrollo de los proyectos, en cualquiera delos sectores atendidos por el FIDE, las empresas,organismos o municipios seleccionan a las firmasconsultoras o proveedoras de equipos responsables derealizar los diagnósticos energéticos y la aplicación demedidas.

SERVICIOS MUNICIPALES

En el caso de los municipios, el principal destino de losfinanciamientos va dirigido a la optimización energéticade sistemas de agua potable y residual, aunque semantienen también financiamientos para ahorro deenergía eléctrica en sistemas de alumbrado público; este

último se ha reducido en la medida que cada vezson más los municipios que, con financiamientosprovenientes de BANOBRAS, llevan a cabo lasustitución de lámparas de tecnología obsoleta, porlámparas de vapor de sodio de alta presión.

En estos dos tipos de proyectos, el plazo delfinanciamiento es menor que en los dos sectores yamencionados, esto por la alta rentabilidad de lasacciones que incluyen estos proyectos.

También para apoyar a municipios, se otorganfinanciamientos de hasta 450 mil pesos para otrasáreas distintas a los sistemas de alumbrado públicoo bombeo municipal.


Adicionalmente, se puso en marcha un nuevo tipode proyecto que tiene como objetivo respaldar elahorro de energía eléctrica en alumbrado y bombeode áreas en parques industriales, unidadeshabitacionales, estacionamientos a la intemperie yfraccionamientos privados. En este caso, losfinanciamientos pueden ser de hasta 400 mil pesos,con plazos de 18 meses.

PROGRAMAS MULTISECTORIALES

Programa de sustitución de sistemas centralesde enfriamiento de aire (chillers)

Se desarrolla con base en una donación otorgadapor el Protocolo de Montreal a través del BancoMundial al FIDE, y con recursos que éste último tambiénaporta para su desarrollo.

El propósito del Protocolo de Montreal es eliminar eluso de clorofluorocarbonos como refrigerantes ensistemas centrales de enfriamiento de aire, y lo que hacerentable este proyecto son los ahorros de energíaeléctrica que implica la sustitución de estos equipos,que por su ineficiencia y antigüedad ofrecen potencialesde ahorro muy importantes.

Los favorables resultados alcanzados por este programaen su primera etapa, hicieron posible que el Protocolode Montreal autorizara una segunda donación paraampliar los alcances de este programa incrementandoel fondo revolvente que se utiliza para financiar lasustitución de equipos en instalaciones hoteleras,centros comerciales, centros educativos, edificios eindustrias. Con los recursos de este programa se otorganfinanciamientos a empresas y organismos con montosde hasta $1.2 millones, a plazos de hasta 36 meses.

Proyectos en pequeñas empresas

En este apartado destacan los apoyos que se ofrecena las micro y pequeñas empresas, tanto industrialescomo comerciales y de servicios, a través de las 17delegaciones del FIDE y con financiamientos de hasta165 mil pesos, para que lleven a cabo el diagnósticoenergético de sus instalaciones, así como la aplicaciónde medidas de carácter integral que permiten reducir elconsumo de energía eléctrica y, con ello, generar losahorros económicos que permiten pagar los financia-mientos y mantener los ahorros durante el tiempodeterminado por la vida útil de las medidas aplicadas.

Para ese tipo de proyectos los plazos del financiamientoson de hasta dos años, y al igual que en los proyectosdirigidos a los otros sectores, el trámite de obtenciónde los financiamientos es muy simple y no requieregarantías prendarias, ya que el soporte para otorgardichos créditos son los pagarés que firma el repre-sentante legal de las empresas y, fundamentalmente,por la garantía derivada de la propia generación de flujosde ahorro de los proyectos realizados.

Programa piloto para la introducción de equiposeléctricos de alta eficiencia en micro y pequeñasempresas

Para la pequeña y mediana industria, se cuenta con unnuevo programa que tiene como propósito ofrecerfinanciamientos paquete para sustituir equipos comomotores, sistemas de alumbrado, sistemas de aireacondicionado y compresores, entre otros; así como elapoyo económico para la instalación de sistemas decontrol de demanda, variadores de velocidad yarrancadores, por mencionar algunos.

En este caso se trata de acciones que ya hancorroborado su efectividad y, por lo tanto, con base enun análisis paramétrico, se calcula la rentabilidad de lasustitución de equipos ineficientes por otros de altaeficiencia, o la instalación de equipos y dispositivos quepermiten reducir el consumo de electricidad.

Por tratarse de un programa piloto en el cual se buscaestimular la participación de los diferentes agentes parti-cipantes en el mismo, como son los propios usuarios,fabricantes y distribuidores de equipo y eventualmenteorganismos financieros, los financiamientos de hasta


350 mil pesos se otorgan sin intereses y con plazosmáximos de 36 meses para el pago de los créditosotorgados.

Programa de equipos eficientes mediante financia-miento a proveedores

Otro programa innovador es el impulso del uso deequipos de alta eficiencia mediante el financiamiento aproveedores. A través de esta medida se otorgancréditos a distribuidores de equipos de alta eficienciaque a su vez otorgan financiamientos a usuarios finales;el mecanismo inicia con la apertura de una línea decrédito al distribuidor por un monto inicial de 750 milpesos, a partir de la cual se otorgan créditos específicospor proyecto.

Programa de incentivos y desarrollo de mercado

Uno de los propósitos fundamentales del FIDE consisteen impulsar el uso generalizado de equipos de altaeficiencia. Para ello, a partir de un financiamientootorgado por el Banco Interamericano de Desarrollo yaportaciones tanto de la CFE como del FIDE, se lleva acabo el programa de incentivos y desarrollo de mercado,mediante el cual se otorgan bonificaciones económicaspara orientar las decisiones de los usuarios hacia laadquisición de equipos de alta eficiencia.

En el primer bimestre de 2003 concluyó el otorgamientode incentivos para motores eléctricos, ya que se logrótransformar el mercado de este tipo de equipos. Bastamencionar que antes del inicio de este programa, en1998, menos del 3% del total de motores eléctricos que

se vendían en México, eran de alta eficiencia,actualmente, casi el total de los motores que se vendenson de esta categoría.

Para garantizar que no se revierta el proceso, este añoentra en vigor la Norma Oficial Mexicana que exige quetodos los motores comercializados en México, sean dealta eficiencia.

En el caso de sistemas de alumbrado, aunque los avancestambién han sido muy significativos al lograr que lapenetración de mercado de equipos de alta eficiencia pasede un 7% a un 35%, el otorgamiento de bonificacionespor la adquisición de lámparas tipo T-8 y balastros de bajaspérdidas se mantendrá hasta diciembre de 2003.

Proyectos de ahorro de energía eléctrica de riesgocompartido con consultores certificados

Con el fin de estimular nuevos esquemas para llevar acabo proyectos de eficiencia energética en empresasindustriales, comerciales y de servicios, a partir de 2003,se lleva a cabo la ejecución de proyectos de ahorro deenergía eléctrica de riesgo compartido con empresasconsultoras certificadas.

Con este proyecto se apoya a las empresas consultorascertificadas por el FIDE y la CNEC como especialistasen ahorro de energía eléctrica, formando alianzastemporales por proyecto en las cuales el FIDE aportalos recursos para cubrir las inversiones por concepto delos equipos que se utilizarán en los proyectos, mientrasque las empresas consultoras aportan los costos porconcepto de las horas de ingeniería que implican tanto

el diagnóstico energético, como la aplicación demedidas y la comprobación de ahorros.

Con base en lo anterior, a las empresas se les ofrecela firma de contratos por desempeño, esto es, elFIDE y la empresa consultora llevan a cabo laaplicación del proyecto y realizan las inversionesnecesarias para su ejecución, la empresa secompromete a compartir los ahorros económicosobtenidos hasta cubrir el costo total del proyecto.

SECTOR DOMESTICO

Programa de Alumbrado doméstico

Uno de los programas de mayor impacto por losbeneficios que ofrece, como reducir la demanda pico


del sistema, disminuir significativamente elconsumo de energía eléctrica y beneficiar a laseconomías familiares, es el programa dealumbrado doméstico, mediante el cual se financiala sustitución de lámparas incandescentes porfluorescentes compactas. Esto significa unareducción en consumo y demanda de energíaeléctrica del 75%, además de los beneficios queimplica la mayor vida útil de la tecnología eficiente,que puede ser de entre seis y diez veces superiora la incandescente.

La comercialización de estas lámparas se lleva acabo principalmente en módulos que se instalanen agencias de venta de la Comisión Federal deElectricidad, y el financiamiento otorgado serecupera a través de la facturación eléctrica de la CFE.Además de la comercialización de LFC’s, se brindainformación sobre otras acciones que se pueden llevara cabo en los hogares, a fin de reducir el consumo deelectricidad.

Otra estrategia que ha sido muy efectiva, consiste en lacomercialización de LFC’s a empleados de empresas yorganismos; en esta opción la recuperación delfinanciamiento se lleva a cabo mediante descuentos enla nómina de los trabajadores, los cuales son deposi-tados en la cuenta del FIDE por las empresas yorganismos participantes.

Programa de financiamiento para ahorro de energíaeléctrica, CFE-NAFIN- FIDE

Como consecuencia de los ajustes en los subsidios delas tarifas domésticas realizados en el 2002, y a fin deofrecer alternativas concretas para que los usuariosdomésticos reduzcan su consumo y pago de energíaeléctrica, se llevaron a cabo los trámites para formalizarel otorgamiento de una línea para el descuento de títulosde crédito por parte de Nacional Financiera al FIDE,fungiendo la Comisión Federal de Electricidad comogarante de la operación y como medio para recuperarlos financiamientos que se otorgan, mediante cargosen la factura eléctrica.

La operación de este programa inició en el 2003,con la sustitución de equipos de aire acondicionadoobsoletos por otros de alta eficiencia, y con elaislamiento térmico de viviendas en regiones delpaís con altas temperaturas, específicamente en losestados de Sonora y Sinaloa, así como en algunas

poblaciones de Tabasco, a través del FIPATERM comooperador del programa, y el FIDE como responsablede su administración global.

En el transcurso de este año, el programa se ampliarápara cubrir todas las regiones del país que son atendidaspor la Comisión Federal de Electricidad, incluidos,además, la sustitución de equipos de aire acondicio-nado, el aislamiento térmico de viviendas y la sustituciónde refrigeradores.

Cabe señalar que el FIDE, además de la administraciónglobal del Programa, será el responsable de suoperación en los estados de Aguascalientes, Campeche,Colima, Guanajuato, Guerrero, Jalisco, México,Michoacán, Morelos, Nayarit, Puebla, Querétaro,Quintana Roo, Tlaxcala, Veracruz, Yucatán y Zacatecas,correspondientes a las divisiones de distribución de laCFE: Bajío, Centro Occidente, Centro Oriente, CentroSur, Jalisco, Oriente y Peninsular.

Proyectos de desarrollo tecnológico

Este proyecto, de reciente creación en el FIDE, tienecomo propósito fundamental propiciar la aplicación detecnologías innovadoras en materia de ahorro deenergía eléctrica. Para cumplir con este objetivo, seofrecen financiamientos a empresas y organismos delos principales sectores consumidores de energíaeléctrica en el país, a fin de que puedan llevar a caboacciones en materia de equipamiento y modificacionesa procesos que impliquen reducciones en el consumode energía eléctrica y que generen el flujo de efectivosuficiente para pagar las inversiones en periodos dehasta tres años.


DIFUSION

Los avances en la misión del FIDE, que consiste enpromover e inducir con acciones y resultados concretosel ahorro de energía eléctrica entre los usuarios, hansido posibles gracias a la estrategia aplicada quepropicia un efecto multiplicador mediante diferentesmedios de difusión. Específicamente en este año, secontinua la elaboración y distribución de mediosimpresos, como son el boletín informativo mensualNOTIFIDE, la revista especializada en ahorro de energíaeléctrica que se publica trimestralmente: EnergíaRacional, la elaboración y reparto de una importantecantidad de ejemplares de Hojas Caso en las que sedescriben proyectos realizados y ahorros obtenidos, asícomo fascículos técnicos que presentan el tipo deacciones y medidas con las cuales se obtienen mayoresahorros de energía eléctrica, además de diversosfolletos, con los cuales se informa sobre las diferentesopciones con las que cuentan los usuarios de todos lossectores consumidores para ahorrar energía eléctrica.

Adicionalmente, se utilizan medios electrónicos, comola página del FIDE www.fide.org.mx, en donde sepresentan los diferentes apoyos que brinda la instituciónpara optimizar el uso de la energía eléctrica, ademásde programas audiovisuales, multimedia e insercionesen revistas y prensa.

SELLO FIDE

Este programa tiene como objetivo propiciar una mayoreficiencia de equipos de alto impacto en el consumo deenergía eléctrica, así como facilitar el proceso deselección por parte de los usuarios de aquellos equiposeléctricos que contribuyen al ahorro de energía eléctrica.

En el 2003 se tiene como objetivo actualizar cuatro delas 18 especificaciones de eficiencia energética exis-tentes, además de incluir tres nuevas para televisores,videocaseteras, y para el conjunto televisor-videoca-setera. También se tiene contemplado aplicar unsistema de evaluación y otorgar la licencia para el usodel Sello FIDE a 1,600 modelos de equipos de 28empresas.

EDUCAREE

El objetivo de este programa consiste en desarrollaruna cultura del ahorro de energía eléctrica entre lapoblación infantil del país. Para ello, la estrategia

contempla la realización de acciones dirigidas a lacapacitación de maestros para que aborden el tema enla escuela con el apoyo de materiales didácticos de granatractivo para los niños. También se ha logradoincorporar el tema en museos y centros de ciencia ytecnología que son visitados por alumnos de escuelasde nivel primaria y secundaria; adicionalmente, y enalianza con empresas y organismos interesados endifundir el ahorro de energía eléctrica, se han impresoconsejos prácticos de ahorro en diferentes materiales.Para el desarrollo de este programa se cuenta, ademásde materiales para padres, maestros y niños, conprogramas multimedia, audiovisuales y una seccióninfantil en las páginas electrónicas del FIDE y de la CFE.

En el 2003 se tiene contemplado llevar a cabo talleresde capacitación, jornadas de ahorro de energía eléctrica,elaboración de material didáctico, concursos deproducciones infantiles y otras actividades con lasentidades responsables de la educación publica a nivelnacional y estatal; adicionalmente, se diseñarán einstalarán tres exposiciones permanentes en museos yse organizarán talleres en los que ya se cuenta conexposiciones de este tipo. También se tiene prevista laelaboración de materiales promocionales, a través delos cuales se difunden las acciones básicas para elahorro de energía eléctrica en los hogares.

CERTIFICACION DE EMPRESAS CONSULTORAS

En coordinación con la Cámara Nacional de Empresasde Consultoría se desarrolló este programa que tienepor objetivo identificar y certificar a las empresas consul-toras que cuentan con una organización sólida, solven-cia financiera, infraestructura de equipos de medición,capacidad y experiencia técnica garantizada.


Como resultado de este programa se tiene la meta decertificar al menos a 10 empresas consultoras que seañadirán a las siete que ya cuentan con esta acreditación.

NORMALIZACION

Un elemento fundamental para garantizar ahorros deenergía eléctrica es la adecuada reglamentación de laeficiencia en materia de consumo de energía eléctrica.Con este propósito, el FIDE apoya a los organismosresponsables de elaborar las normas oficiales mexicanasen materia de eficiencia energética, como son laSecretaría de Energía, la CONAE, la Sociedad Nacionalde Certificación y la Entidad Mexicana de Acreditación.

En el 2003, el FIDE continuá participando con estosorganismos y los diferentes comités creados paraelaborar nuevas normas, así como para la revisión yactualización de las vigentes.

También se apoyará la difusión de las normasimpartiendo cursos y talleres sobre la Norma deEficiencia Energética en Edificaciones, Envolvente deEdificios no Residenciales, así como su promoción paraque se adicione a los reglamentos y ordenanzas de 12municipios del país, todo esto amparado en el conveniofirmado con la CONAE.

Adicionalmente, se tiene contemplado editar, imprimir ydistribuir diversos folletos y otros materiales escritos paradifundir las normas vigentes.

HORARIO DE VERANO

En el 2003, el FIDE sigue apoyando el diseño y desarrollode la campaña de difusión del inicio y término del Horariode Verano, así como las actividades diseñadas para

atender a la población en las dudas e inquietudes quemanifieste en la permanencia de la medida y coordinará laevaluación de los beneficios energéticos y ecológicos dela misma.

EVALUACION

Con el propósito de continuar el proceso de medición yevaluación de los programas y proyectos emprendidospor el FIDE en materia de ahorro de energía eléctrica, asícomo los ahorros derivados del efecto multiplicador delas acciones emprendidas, en el 2003 se llevarán a cabolos proyectos para evaluar los ahorros de las accionesemprendidas por los usuarios en el periodo 2002-2003,también será posible determinar las reducciones en elconsumo de energía eléctrica en viviendas diseñadas yconstruidas bajo conceptos bioclimáticos y se llevará acabo el estudio de evaluación de saturación de equiposeléctricos en los usos finales del sector doméstico.

CONCLUSION

Como consecuencia directa de los programas y proyectosprogramados por el FIDE para el año 2003, se estimanahorros en el orden de 1,803 GWh y 1,212 MW enconsumo y demanda respectivamente que son 30% y12% mayores que los contemplados el año anterior.

Si bien el año 2002 fue un periodo de importantesavances y de grandes retos, el presente año demandadel FIDE reafirmar su compromiso de fortalecer ydiversificar los programas de ahorro de energía eléctrica,como una de las formas más eficientes para aumentarla competitividad y productividad, preservar el medioambiente, y asegurar, con ello, que las generacionesfuturas cuenten con la calidad de vida y posibilidadesde desarrollo que merecen como legado. M.R.



HISTORIA DE LA ENERGIA

* Mauricio Schoijet

*Doctor en metalurgía y ciencias de materialesProfesor del Departamento “El hombre y su ambiente” de la U.A.M. [email protected]

ENERGIA Y CIVILIZACION

René Descartes y Francis Bacon postularon que elconocimiento de la naturaleza a través del desarrollocientífico permitiría el desarrollo ilimitado de laspotencialidades productivas. Esta fue la filosofíadominante durante el siglo XIX, promovida tanto porideólogos del capitalismo, como Saint Simon, Comte ySpencer, como por socialistas como Marx y Engels.

La Revolución Industrial del siglo XVIII, iniciada enInglaterra, incorporó al proceso productivo la máquinade vapor y la energía del carbón, cuya extracciónaumentó en forma ininterrumpida durante el siglo XIX.Los primeros textos acerca de un probable agotamientode los recursos de carbón, del físico Rudolf Clausius ydel economista Stanley Jevons, aparecieron en lasegunda mitad del siglo XIX y principios del siguiente.En 1908, el científico Frederick Soddy presentó una ideaque tuvo una enorme difusión, la de la disponibilidadilimitada de energía barata como elemento clave parael desarrollo de las fuerzas productivas. Esta idea fuecomplementada por la del antropólogo Leslie White, paraquien la disponibilidad de energía jugó un papel centralen el avance de la civilización.

Durante la primera mitad del siglo XX, y hasta 1973,continuó en forma acelerada la producción y el consumode los recursos energéticos que fue favorecida por laaparición y auge del transporte automotor. El Programade Atomos para la Paz, anunciado por el presidente deEstados Unidos, Dwight Eisenhower en 1953, y apoyadopor la Unión Soviética, que buscaba imponer a la energíanuclear como medio dominante para la generación deenergía eléctrica, se ubicaba totalmente en el marco dela ideología del progreso y de la visión de Soddy sobreel papel de los recursos energéticos.

La teoría de la población formulada por Thomas Malthusconstituyó un primer cuestionamiento de la ideologíadel progreso. En el siglo XIX, una escuela de geógrafoscríticos señaló a la devastación de los recursos naturalescomo una probable causa de la desaparición de civi-lizaciones antiguas. En la segunda mitad del siglo XX,por una parte se estableció una relación entre productobruto y consumo de energía, que parecía confirmar lasideas acerca del papel de la energía en el desarrolloeconómico. Pero también varios economistas yespecialistas en recursos dieron la voz de alarma encuanto al posible agotamiento de los recursos naturales.Un avance muy importante para la comprensión de laproblemática de las fuerzas productivas fue el planteodel filósofo Herbert Marcuse acerca de la promoción delas necesidades ficticias, dentro de las que cabeconsiderar el ya mencionado auge del automóvil, queconsume varias veces los recursos energéticos y deotro tipo –metal, vidrio, etc.— que el transporte públicopor pasajero-km transportado.

A partir de la elevación de los precios del petróleo en1973, la perspectiva del agotamiento de este recursopareció real; el derroche de energía y de otros recursoshabía sido favorecido por la abundante disponibilidadde petróleo barato. A partir de entonces, se desarrollóuna enconada batalla política e ideológica, en la quelos voceros del Organismo Internacional de la EnergíaAtómica, de los gobiernos, del gran capital de la industriaenergética, y muchos científicos nucleares manejaronuna retórica tremendista, en el sentido de que el posibleagotamiento de los recursos de petróleo y gas, y losefectos ambientales adversos, como el llamado efectoinvernadero, hacían imperativa la implantación de laenergía nuclear y, que de no hacerse así, ocurriría unretroceso de la “civilización”.


En contra de esta posición se fue desarrollando la ideade que no hay una solución única al problema de lasnecesidades energéticas, que su aumento desmedidono necesariamente constituye una medida del bienestar,que el problema central es el de la protección delambiente y no el de la carencia de recursos energéticos,y que incluso en algunos países desarrollados esposible disminuir el consumo de energía sin afectar oincluso mejorar la calidad de vida.

Esta problemática ha escapado entonces al universode los especialistas. Se ha percibido que no puedelimitarse a los aspectos técnicos económicos, sino quetambién debe incluir a los ambientales e incluso a lafilosofía política, en cuanto a que la visión de unasociedad deseable incluye, necesariamente, la de susrelaciones con la naturaleza. La discusión del problemaenergético y sus posibles soluciones interesan, por lotanto, a las más amplias capas sociales y a todosaquellos preocupados por el futuro de la humanidad.

DEL FUEGO A LA REVOLUCION INDUSTRIAL

Quienes han estudiado, a partir de los homínidos fósiles,el modesto surgimiento de la especie humana,sostuvieron durante mucho tiempo la tesis de que elhombre siempre había sido cazador. Sólo en épocas

recientes se dieron cuenta de que nuestros ancestros,débiles en comparación con animales como los grandesfelinos, se habían limitado al más humilde rol devegetarianos y carroñeros. Sólo cuando el hombreinventó, hace 20 mil años, instrumentos como el arco yla flecha, es decir cuando aprendió a utilizar su propiaenergía animal de una forma artificialmente concentrada,pudo empezar a competir y superar a bestias más fuertesy rápidas. La domesticación de algunas especiesgrandes le permitió poner a su servicio la energía animal.

En la época de las grandes civilizaciones antiguas, losseres humanos ya habían aprendido a utilizar la energíadel viento para mover sus pequeñas naves. No sabemosquiénes inventaron los molinos de viento, pero hacia laépoca en que los normandos conquistaron Inglaterra,en el año 1066, funcionaban miles para bombear agua.

Los primeros instrumentos que se usaron para la guerraen la prehistoria fueron los mismos que se utilizaban parala caza. Fueron los chinos quienes descubrieron laspropiedades de la mezcla de nitrato de potasio con carbónmolido y azufre, que hoy llamamos pólvora, y la usaronpara fuegos artificiales. Fue el conocimiento de la pólvora(más los avances en el manejo de los metales) lo quetransformó de manera decisiva la guerra en una empresamás sangrienta a partir del siglo XIV, al poner a la energía

química al servicio de la destrucción. En 1453, el usode los primitivos cañones permitió a los turcosconquistar Bizancio al derribar sus murallas a cañona-zos. En el siglo XIX, con cañones más eficaces, losingleses pudieron obligar a los chinos, que los habíanfabricado antes que ellos, a abrir sus ríos a lanavegación de buques extranjeros, de igual maneraque los estadounidenses obligaron en la misma épocaa Japón a permitirles el acceso a sus puertos.

El carbón había sido utilizado en algunas ciudadesalemanas e inglesas desde la Edad Media. Lamáquina de vapor fue inventada por el comercianteThomas Savery a fines del siglo XVII, pero la primeraque efectivamente funcionó fue armada por ThomasNewcomen en 1712, y luego perfeccionada por elfabricante de instrumentos James Watt hacia 1796.La difusión de la máquina de vapor, los avances enla metalurgia que permitieron fabricar máquinas cadavez más precisas y eficientes, incluidas herramientastales como el torno, y varios avances en la tecnologíatextil, se combinaron para impulsar el desarrollo delas fuerzas productivas en Gran Bretaña, en elproceso conocido como Revolución Industrial,


iniciado hacia la segunda mitad del siglo XVIII. Desdeentonces, y hasta aproximadamente 1880, en que seintrodujeron los generadores y motores eléctricos, huboun continuo aumento del número y potencia de lasmáquinas de vapor. Entre 1840 y 1880 la potenciainstalada de las máquinas de vapor pasó a nivel mundialde 2 a 28 millones de CP(CP, caballo de vapor, unidadde potencia igual a 746 watts).

Las ruedas hidráulicas habían sido utilizadas desde elsiglo XVI para mover bombas de succión que extraíanagua de las minas para evitar que se inundaran. AntoineParent fue el primero que calculó, en el siglo XVIII, lamáxima potencia que podría derivarse de un curso deagua. Inicialmente, las ruedas hidráulicas fueron usadaspara proveer de energía a las primeras fábricas, peroello implicaba serias limitaciones para la ubicación deéstas. El uso masivo de la leña llevó a la rápida reducciónde la superficie de los bosques y a la sustitución de lamadera por el carbón mineral.

El químico J. B. van Helmont inventó la palabra gas afines del siglo XVI; en el siglo XVII se obtuvo gascombustible a partir de la hulla, y hacia 1760 secomienza a utilizar como fuente de iluminación; 50 añosdespués se aplica a escala comercial en una granhilandería en Salford, Inglaterra. La iluminación por gasse extendió en las décadas siguientes a ciudades yfábricas en países como Estados Unidos, Francia yAlemania. La primera cocina de gas se fabricó en 1802,y los hornillos y calentadores se usaron a partir de lasegunda mitad del siglo XIX.

A partir de 1825 los ferrocarriles tienen gran auge comoresultado directo del desarrollo de la máquina de vapor.Entre 1775 y comienzos del siglo XIX se hicieron variosexperimentos para construir un barco movido por unamáquina de vapor. El primer éxito comercial lo logró RobertFulton en 1807. A fines del siglo XIX, C. A. Parsons inventóla turbina de vapor, que fue aplicada a la propulsión naval.

En México, el uso del ferrocarril cobró impulso duranteel Porfiriato, acompañando al desarrollo de la minería ya la incorporación del país al mercado mundial. En lasúltimas décadas del siglo XIX se intentó fabricarautomóviles eléctricos y de vapor.

En 1874, Nikolaus Otto diseñó en Alemania la primeramáquina de combustión interna alimentada por gasolina,que en 1900 fue incorporada a los primeros automóvilesproducidos por Henry Ford en Estados Unidos. A la difu-

sión del automóvil contribuyeron algunos adelantos origi-nalmente aplicados a la bicicleta, inventada hacia 1880,tales como la invención del neumático por J. B. Dunlopen 1888 y, posteriormente, la vulcanización del caucho.

Hacia 1830 surgió una nueva aplicación de las máquinastérmicas en la fabricación de dispositivos para hacer hielo.En 1877 comenzó el transporte marítimo de alimentosperecederos, con un envío de carne refrigerada desdeArgentina a Francia. A principios del siglo XX comenzóla introducción de dispositivos eléctricos de usodoméstico, y posteriormente se amplió la producción delos refrigeradores domésticos. La explotación comercialdel petróleo se inició en Estados Unidos en 1859, y en ladécada de 1920 comenzó a sustituir al carbón.

Durante el siglo XIX, la apertura masiva de nuevastierras al cultivo en Estados Unidos, Canadá, Argentinay Australia, fue acompañada por procesos de mecani-zación y uso masivo de fertilizantes como el guano,producto de las deyecciones de las aves marinas enlas costas peruanas; luego, los fertilizantes inorgánicoscomo los nitratos provenientes de Chile y, a principiosdel siglo XX, los sintéticos. La disponibilidad de energíafósil abundante y barata jugó un papel crucial en ladifusión masiva de estos últimos, hecho que se reflejóen un aumento de la producción agrícola. En esa mismaépoca, también se transformó la industria pesquera, algeneralizarse el uso de embarcaciones movidas pormáquinas de vapor o motores diesel.


LA COMPRENSION CIENTIFICA DE LOS PROCESOSDE COMBUSTION Y DE LAS MAQUINAS TERMICAS

Aunque los conceptos de trabajo y de energía comocapacidad de realizar trabajo no fueron formulados sinohasta el siglo XIX, ya desde el XVII, Christian Huyghenshabía postulado el principio de conservación de laenergía en un campo gravitatorio, por ejemplo, en elaumento de la energía cinética de un móvil en caídalibre por la acción de la gravedad.

En el siglo XVIII los primeros químicos comenzaron elestudio científico de los fenómenos térmicos. JosephBlack formuló los conceptos de calor específico y decalor latente, es decir de las cantidades de calor paraaumentar un grado la temperatura de una unidad demasa de una sustancia, y la necesaria para un cambiode estado, por ejemplo del líquido al gaseoso. Losprimeros investigadores de esos fenómenos creyeronen la existencia de un fluido calórico que pasaría de loscuerpos calientes a los fríos. La comprensión científicade los procesos de combustión la inició AntoineLavoisier, hacia la década de 1770, cuando identificó elpapel del oxígeno en ellos. En México existió, desde ladécada de 1790, el Real Colegio de Minería,prácticamente la única institución científica en lascolonias españolas de América, cuyos científicosdivulgaron los trabajos de Lavoisier.

Las leyes de los gases, es decir, las relaciones entrepresión y volumen para temperatura constante, entre pre-sión y temperatura para volumen constante, y entrevolumen y temperatura para presión constante fueronformuladas por el físico Robert Boyle en el siglo XVII, yGay Lussac y Charles hacia fines del siglo XVIII. Charlespercibió que estas relaciones entre la presión del gas y

la temperatura a volumen constante, y entre el volumendel gas y la temperatura a presión constante permitenidentificar una temperatura a la cual la presión se haríanula o el volumen bajaría a cero, que coinciden en latemperatura de –273 °C, que llamamos cero absoluto.La escala de temperaturas que parte de ese cero absolutola definimos como temperatura absoluta, de acuerdo conuna propuesta formulada a mediados del siglo XIX por elfísico William Thomson (lord Kelvin). Por supuesto queen la práctica ningún gas llega a tener un volumen cero,sino que a determinada temperatura se licuan.

Uno de los resultados de la Revolución Industrial fue lageneralización del uso de la máquina de vapor, peroello ocurrió antes de que fueran comprendidos losprincipios científicos implicados en la conversión de laenergía química en energía térmica a través de lacombustión. Estos fueron desarrollados por científicoscomo James P. Joule, Julius R. von Mayer, Sadi Carnoty Rudolf Clausius, quienes liquidaron la idea de un fluidocalórico y fundaron la ciencia de la termodinámica,incluidos sus dos principios: el de la conservación de laenergía y el del aumento de la entropía. Estos avancesde la ciencia permitieron no sólo comprender el funciona-miento de las máquinas térmicas, sino que sentaron lasbases para aumentar su eficiencia.

J. R. Mayer y J. P. Joule establecieron en formaindependiente el Primer Principio de la Termodinámicaen la década de 1840. Mayer postuló que la energíaproveniente de la luz solar se convierte en energíaquímica presente en los alimentos, y que la ingestión ygasto de energía están en equilibrio en los animales;planteó además la equivalencia y conservación de lasenergías magnética, eléctrica y química. Joule realizóun famoso experimento con el que determinó elequivalente mecánico del calor, en que la caída de unpeso conectado a una polea movía un dispositivoformado por paletas que giraban dentro de un líquidocontenido en un recipiente, que por esta causaaumentaba su temperatura. Con ello, estableció elPrincipio de Conservación de la Energía; posteriormentese verificó esta equivalencia con otras formas de energía,como la eléctrica.

Sadi Carnot estableció que la eficiencia de la conversiónde energía por una máquina térmica depende de lastemperaturas absolutas de una fuente caliente y unafuente fría, o sea que la eficiencia es tanto mayor cuantomayor sea la temperatura a la cual se produce lacombustión. Lo anterior hace imposible que una máquina


térmica funcione con una sola fuente, por ejemplo unamáquina que tratara de extraer energía para mover unbarco enfriando el agua del mar. Esta es otra forma deplantear el Segundo Principio de la Termodinámica,formulado en la década de 1850 por Rudolf Clausius,quien planteó el concepto de entropía, o sea la relaciónQ/T, donde Q es una cantidad de calor intercambiada auna temperatura absoluta (T). Clausius dedujo que entoda transformación irreversible o espontánea en unsistema aislado, la entropía aumenta.

En esa misma época, el físico James Clerk Maxwellelaboró su teoría cinética de los gases, que establecióuna relación entre parámetros macroscópicos talescomo la temperatura y la presión de un gas, y losmicroscópicos. Sugirió que la temperatura representala energía cinética promedio de las moléculas, y que lapresión está relacionada con su cantidad de movimientoy el número de choques de éstas con las paredes delrecipiente que contiene al gas.

LA ENERGIA ELECTROMAGNETICA

La existencia de materiales magnéticos y la de laelectricidad estática fue conocida por los antiguosgriegos. El conocimiento científico de estos fenómenoscomenzó en 1600 con la publicación de la obra del físicoWilliam Gilbert sobre las propiedades de los imánes, ycon las investigaciones sobre electricidad estática, enel siglo XVIII, de C. A. Coulomb, Pieter van Musschen-broek, Francis Hauksbee y Benjamín Franklin. Elprimero formuló la ley que rige las acciones de atraccióno repulsión entre cuerpos eléctricamente cargados, elsegundo inventó el condensador, el tercero lasdescargas eléctricas en vacío, y el último el pararrayos.En 1800, Alessandro Volta inventó la pila, y con ello elprimer dispositivo electroquímico y la primera fuentede corriente aproximadamente constante.

En 1820, el físico Hans C. Oersted realizó un experimentocrucial que fundó el electromagnetismo, al verificar queuna corriente eléctrica era capaz de mover una agujamagnética, lo que equivale a demostrar que una corrienteeléctrica produce un campo magnético. En las décadassiguientes, las investigaciones del físico André M. Amperey Michael Faraday establecieron la existencia de fuerzasentre los conductores de corriente eléctrica y de la induc-ción electromagnética, es decir, que una corriente eléctri-ca variable en un conductor induce una corriente en otroconductor próximo. Estos avances, junto con la invenciónde los electroimanes, establecieron la base para los

motores y los generadores eléctricos. Las primeras cen-trales eléctricas comenzaron a funcionar hacia 1880 y,con ellas, la electricidad desplazó al vapor para mover lamaquinaria; la iluminación por la lámpara incandescente,inventada por Thomas Edison, sustituyó a la de gas.

Desde esa época hasta la década de 1960 se dio unininterrumpido aumento en el tamaño y las temperaturasde operación y, con ello, en la eficiencia de las máquinastérmicas que movían a los generadores; la energíagenerada se fue transmitiendo a distancias cada vezmayores. En 1900, los mayores generadores en elmundo eran dos de 1,500 kilowatts; hacia 1963 se inau-guró uno de un millón. Las primeras máquinas consu-mían 8 kg de carbón por kilowatt/hora producido; lasactuales sólo medio.

Desde la Revolución Industrial hasta hoy creció laproducción de combustibles fósiles, incluido al gasnatural. A pesar de la ya mencionada sustitución delcarbón, su producción se triplicó en el periodo entre 1932y 1972, y la del petróleo llegó a miles de millones detoneladas, con medio millón de pozos en operación enEstados Unidos. Las otras formas de energía jugaronun papel secundario. Por ejemplo, la primera grancentral hidroeléctrica se instaló en el río Niágara enEstados Unidos en 1890, pero en 1950 la contribuciónde esta forma de energía a la producción global deelectricidad era sólo de la octava parte del total en elorden mundial. Sólo en las décadas siguientes sedesarrollaron grandes proyectos hidroeléctricos enalgunos países menos desarrollados, como Egipto,Ghana y Brasil.

En cuanto a la energía eólica, los primeros generadoreseléctricos movidos por el viento fueron construidos porP. LaCour en Dinamarca en la década de 1890. En lade 1920 funcionó en la Unión Soviética un generadorde 100 kilowatts durante varios años. Aunque lautilización de molinos de viento era considerable enpequeñas instalaciones rurales para el bombeo de agua,en la década de 1980 comenzó a utilizarse de maneraimportante para la generación de electricidad en elestado de California, en Estados Unidos, y enDinamarca. En California se han llegado a construirgeneradores eólicos de 750 kilowatts y la capacidadinstalada de generación de energía eólica ha alcanzadolos 1,500 MW –más del doble de la central nuclear deLaguna Verde– con ventas anuales de energía por másde 70 millones de dólares.


LA RADIOACTIVIDAD, LA ENERGIA Y LAS ARMASNUCLEARES

En 1896, el físico Antoine Becquerel descubrió laradioactividad, es decir, la desintegración espontáneade los átomos con producción de calor. Los espososPierre y Marie Curie descubrieron el radio y otroselementos radioactivos. Pierre Curie fue el primero enpercibir que la desintegración radioactiva producíaenormes cantidades de energía.

En 1908, Frederick Soddy, quien había colaborado conErnest Rutheford para establecer que la radioactividadobservada por estos investigadores se debía a la trans-mutación de un elemento pesado en otro con pérdidade energía, sugirió que el control de los fenómenos ra-dioactivos permitiría en el futuro la disponibilidad ilimi-tada de energía barata, con lo cual se desatarían enor-mes posibilidades productivas, tales como las de “hacerflorecer los desiertos” por desalinación de agua de mar.

Albert Einstein formuló el principio de equivalencia entremasa y energía, lo que permitió comprender el origende la energía emitida en los procesos radioactivos. Enlas décadas siguientes fueron identificadas laspartículas elementales constituyentes de los núcleosatómicos, y en 1938 los físicos Otto Hahn, Lise Meitnery Fritz Strassman dieron el paso decisivo al descubrirla fisión de los núcleos del uranio, es decir, su rupturacon formación de átomos de aproximadamente la mitadde la masa del original. En 1942, el físico Enrico Fermiconstruyó el primer reactor nuclear, es decir, el primerdispositivo para producir energía por esta fisión contro-lada del uranio, y el cual se utilizó para producir plutonio,elemento radioactivo que no existe en la naturaleza yque fue utilizado para fabricar las bombas atómicas.

La perspectiva de la utilización de la energía nuclear parafines pacíficos desató, desde 1940, especulaciones queactualmente vemos como totalmente infundadas sobre subajo costo y aplicaciones. Las primeras centrales nuclearescomenzaron a operar en la década de 1950 y, a partir dela siguiente, se inició un rápido y efímero auge de la energíanuclear que, en el caso de Estados Unidos, país en el quese construyó el mayor número de ellas, acabó en muypocos años. Las razones fueron los altos costos, el difícily aún no resuelto problema de construir depósitos paralos desechos de alta radioactividad que seguirán siendopeligrosos durante miles de años, las dificultades deoperación y la posibilidad de accidentes, que fue puestade manifiesto en forma dramática en Chernobyl.

Actualmente sólo Japón, China, la República de Corea yTaiwán siguen construyendo centrales nucleares.

EL AGOTAMIENTO DE LOS RECURSOSPETROLEROS Y LAS ENERGIAS “SUAVES”

El auge del automóvil aumentó la demanda no sólo depetróleo sino de gasolina. Hacia la época de la PrimeraGuerra Mundial, la que se obtenía por destilación delpetróleo resultaba insuficiente, por lo que se introdujeronlos procesos de craqueo catalítico, por los cuales se rompenlas moléculas de los hidrocarburos pesados para formarotros livianos, en presencia de un catalizador (una sustanciao compuesto que no interviene en el proceso pero queacelera la velocidad de reacción). Las refinerías de petróleoen que se realizaban estos procesos se convirtieron enuna de las más importantes fuentes de contaminación.

El aumento del consumo también determinó la necesidadde transportar cada vez mayores cantidades de petróleo,para lo cual se empezaron a construir oleoductos aprincipios de siglo. Hacia 1970 dichos oleoductos llegabana una longitud de 300,000 km en Estados Unidos.


En 1929, el geólogo D. F. Hewett elaboró el primer trabajosobre agotamiento de recursos no renovables. A partir definales de la década de 1940, el geólogo M. King Hubbertpublicó varios trabajos sobre el agotamiento de losrecursos de petróleo y gas en Estados Unidos, en los quellegaba a la conclusión de que las reservas de petróleo ygas de ese país comenzarían a decrecer hacia finales dela década de 1960, lo que efectivamente ocurrió. Cuandocomenzó la transición del carbón al petróleo, EstadosUnidos fue su primer productor y exportador; posterior-mente, lo fueron los países de Medio Oriente.

Para transportar el petróleo se construyeron buquestanques cada vez más grandes, de hasta centenares demiles de toneladas. El agotamiento de los recursospetroleros llevó, a partir de 1947, a perforar pozos en áreasantes inaccesibles como los fondos marinos, primero frentea las costas de Louisiana y, posteriormente, frente a lasdel Golfo de México, el Mar del Norte y el Golfo Pérsico.

El aumento de los precios del petróleo en 1973 causóun cambio importante en la tendencia histórica delconsumo de energía, la cual había aumentado en formaininterrumpida desde la época de la Revolución Indus-trial. El movimiento espontáneo de millones de consumi-dores llevó a la utilización de automóviles más pequeñosy más eficientes en el uso del combustible, también paracalefacción y la industria, lo que llevó a una estabilizaciónen el consumo en los países industrializados.

Se ha generalizado la percepción de los efectosambientales negativos de la continuación del modeloenergético basado en los combustibles fósiles, tanto enla dificultad de resolver los problemas de contaminaciónatmosférica en las áreas metropolitanas como en laposibilidad del efecto invernadero. Este fue previsto porel químico Svante Arrhenius a fines del siglo XIX y serefiere a la acción de las moléculas de dióxido decarbono provenientes de la combustión de combustiblesfósiles, que reflejarían y harían volver a la superficieterrestre parte de la radiación infrarroja que ésta emite,con lo cual aumentaría, a largo plazo y en varios grados,la temperatura de la atmósfera, con probable fusión delos hielos polares e inundación de grandes áreascosteras hacia mediados del siglo próximo.

-Otro problema igualmente serio, detectado por el quí-mico Angus Smith desde 1872, es el de la lluvia ácida, lacual se produce a partir de la formación de ácidos comoel nítrico y el sulfúrico, y a partir de los óxidos de nitrógenoy dióxido de azufre generados en los procesos de com-

bustión y en contacto con la humedad del aire. La lluviaácida devasta los bosques y mata a los peces en lagos yríos, afectando la calidad del agua. Constituye un pro-blema internacional porque sus efectos atraviesan lasfronteras, a miles de kilómetros de los lugares en que seoriginan los contaminantes. Hasta ahora las medidas apli-cadas en varios países europeos y en Estados Unidospara combatir este flagelo han consistido en utilizarcarbón con menor cantidad de azufre, pero en el casode China, país que ha experimentado un rápido procesode industrialización y que utiliza el carbón como principalrecurso energético, se ha negado a tomar medidas.

Durante muchas décadas, la abundancia de petróleo ba-rato y la falta de percepción de los efectos de la contami-nación ambiental constituyeron un obstáculo para el de-sarrollo de tecnologías alternativas. Ya mencionamos quela aplicación de la energía hidráulica para la generaciónde electricidad tuvo lugar desde fines del siglo XIX. Sinembargo, muchas centrales hidroeléctricas pequeñasfueron abandonadas en Estados Unidos en las primerasdécadas del siglo XX debido al bajo costo del petróleo.

Desde entonces se dieron avances importantes en lageotermia, que utiliza el vapor o el agua a altatemperatura que se encuentra en áreas volcánicas. Unacentral geotérmica comenzó a funcionar en Italia en1904, y continúa operando en la actualidad. En ladécada de 1940 aparecieron las celdas solaresfotovoltaicas, que utilizan materiales semiconductorescomo el silicio para transformar en forma directa laradiación solar en electricidad.

La geotermia fue una de las formas de energía queexperimentó un rápido avance después de la crisisenergética de 1973. Se ha implantado en pocos países,como Estados Unidos, Japón, Nueva Zelanda, Filipinas,y en el nuestro. México se encuentra en condicionesparticularmente favorables por la gran abundancia defuentes termales. A partir de la década de 1950, losingenieros mexicanos tuvieron un papel pionero en sudesarrollo, con la construcción de una de las másgrandes centrales geotérmicas actualmente existentes,como la de Cerro Prieto en Baja California, con unapotencia de 75 megawatts.

CONCLUSIONES

El espectacular desarrollo de las fuerzas productivas yde los medios de transporte desde la época de laRevolución Industrial estuvo asociado a la existencia


de energía abundante y barata y a los avances de laciencia, todo lo cual permitió comprender elfuncionamiento de las máquinas térmicas, hacerlas máseficientes y construir nuevos dispositivos como losmotores y generadores eléctricos que ayudaron aaumentar la productividad del trabajo. También permitióel derroche de los recursos energéticos, no sólo en eluso de automóviles grandes y en la implantación de losmismos como medio dominante de transporte, sino enotros aspectos, como las enormes cantidades de gasnatural que se quemaban o se perdían en la atmósfera,prácticas que continúan actualmente. El agotamientode los recursos petroleros y los crecientes problemasde contaminación indican que la continuación delpresente modelo energético basado en los combustiblesfósiles no es deseable. La experiencia negativa de laenergía nuclear muestra que el problema no es desolución fácil ni inmediata.

La creación de una conciencia acerca de la problemáticaambiental, ha llevado a una creciente aceptación de la

M.R.

necesidad del ahorro de energía y de la implantaciónde sistemas energéticos seguros y no contaminantes.Se trata de una tarea para el futuro cuya solución nopuede provenir solamente de los avances de la ciencia,aunque éstos sean parte de la ella. La otra condiciónreside en la formación de una voluntad política en millo-nes de personas preocupadas por el futuro, y que sevuelven cada vez más conscientes de que no se tratasolamente de aumentar la disponibilidad de energía yde bienes materiales, sino de asegurar una adecuadacalidad de vida.

BIBLIOGRAFIA

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