Eficiencia Energética y Construcciones Ambientalmente ... · • Calderas: • Buena limpieza en...
-
Upload
duongxuyen -
Category
Documents
-
view
215 -
download
0
Transcript of Eficiencia Energética y Construcciones Ambientalmente ... · • Calderas: • Buena limpieza en...
Eficiencia Energética y
Construcciones
Ambientalmente
Sostenibles
Yuan C Kuan D
Ingeniero Químico UPB
Magíster en Ingeniería con Énfasis en Ingeniería Ambiental UPB
Contenido
1. Eficiencia energética
• Definición• Situación energética a nivel mundial y Nacional• Marco normativo en Colombia• Opciones de Ahorro y eficiencia energética residencial e industrial• Metodologías de análisis energético
2. Energías renovables.
• Definición • Tipos de energías renovables
3. Edificaciones energética y ambientalmente sostenibles
• Green Building• Leed
1.Eficiencia Energética
• Eficiencia energética: es la relación entre la cantidad de energíaconsumida y los productos y servicios finales obtenidos. Se puedeoptimizar mediante la implementación de diversas medidas einversiones a nivel tecnológico, de gestión y de hábitos culturales enla comunidad 1.
• El uso racional de la energía no busca hacer un uso recortado de losrecursos, sino un USO EFICIENTE que implique el NO DESPERDICIOde la energía.
Programa País de Eficiencia Energética PPEE. Chile [10-5-2008]
1.1 Situación Energética a nivel mundial
Fuente actual de recursos energéticos en el mundo:
1.Petróleo
2.carbón
3.Gas natural
4.Nuclear de fisión
5.Energía hidráulica
95% del consumo de
energía en el mundo
8
Reservas mundiales de energía primaria: Petróleo
LAS ENERGÍAS PRIMARIAS EN EL MUNDO (COMBUSTIBLES FÓSILES)
Fuente: BP Statistical Review of World Energy (june
2006)
9
Reservas mundiales de energía primaria: Gas
LAS ENERGÍAS PRIMARIAS EN EL MUNDO (COMBUSTIBLES FÓSILES)
Fuente: BP Statistical Review of World Energy (june
2006)
10
Reservas mundiales de energía primaria: Carbón
LAS ENERGÍAS PRIMARIAS EN EL MUNDO (COMBUSTIBLES FÓSILES)
Fuente: BP Statistical Review of World Energy (june
2006)
Las economías emergentes serán las responsables
del crecimiento proyectado en el consumo de
energía dentro del mercado en las dos próximas
décadas.
Los combustibles fósiles seguirán siendo los más
utilizados en todo el mundo, básicamente por su
importancia en el transporte y en el sector industrial.
Para el resto, energía nuclear y energías
renovables, también se espera que experimenten un
aumento durante el mismo periodo, aunque mucho
más suave.
1.1 Situación Energética a nivel mundial
1.1 Situación Energética a nivel mundial
La previsión es que el gas natural continúe como
una importante fuente de suministro para la
generación de energía eléctrica, debido
especialmente a su uso en la industria, que
asume casi la mitad del gasto de gas (44%) en el
mundo. Esta elección se debe a que presenta una
reducción en emisiones gaseosas (en
comparación con el fuel).
La demanda de electricidad, de acuerdo con las
últimas previsiones realizadas en 2007, crecerá
fuertemente entre 2004 y 2030. La producción a
escala mundial crecerá un 2,4% anual en este
periodo, de los 16.424 billones de Kwh a los 30.364
billones. La mayor parte de este crecimiento, como
en el caso del carbón, se debe a las necesidades de
las economías emergentes fuera de la OCDE.
1.1 Situación Energética a nivel mundial
En cuanto a las fuentes de producción de
electricidad, se espera que el carbón siga
siendo la principal materia prima utilizada,
incluso en 2030, a pesar del crecimiento del gas
natural.
De acuerdo con el IEO2007 , la emisiones de
CO2 que están previstas para el periodo
estudiado es que aumenten de 26,9 billones de
toneladas en 2004 a 33,9 en 2015 y 42,9 en
2030.
En el estudio del año 2005 también se analizó
un estudio de caso teniendo en cuenta el
Protocolo de Kyoto. En este caso, el pronóstico
indicó que en los países que lo han ratificado,
se reduciría un total de 593 millones de
toneladas respecto a no considerar los
acuerdos de Kyoto.
1.2 Situación Energética a nivel mundial y nacional
Combustible
Reservas
mundiales
en años
Petroleo 42
Carbon 133
Gas Natural 60
CombustibleReservas
nacionales
Petroleo
1,6 Billones
de barriles
Carbon
7063
Millones de
toneladas
Gas Natural
109,7
Billones de
m3
Combustible
Reservas
nacionales
en años
Petroleo 8
Carbon 102
Gas Natural 23
CombustibleReservas
mundiales
Petroleo
1300 Billones
de barriles
Carbon
1027 Billones
de toneladas
Gas Natural
1400 Billones
de m3
Fuente: BP Statistical Review of World Energy (june 2008)
Ecopetol
Ministerio de Minas y Energia
BOGOTA, mar. 30 (UPI) -- El ministro de Minas de Colombia, Hernán Martínez, dijo que hay reservas
de petróleo hasta 2015 "y es casi imposible que, con la intensa exploración que se adelanta y que
vendrá, todos los pozos resulten secos".
Martínez agregó que "nos falta sólo un empujón de la Divina Providencia para esperar tranquilos el
futuro más allá del 2016".
2. Marco Normativo en Colombia para el Uso eficiente de la Energía
• LEY 697 DE 2001 Para promover y asesorar los proyectos URE y el uso de energías noconvencionales, de acuerdo con los lineamientos del programa de Uso Racional y Eficientede la Energía y demás formas de energía no convencionales.
• DECRETO 3450 de 2008 por el cual se dictan medidas tendientes al uso racional yeficiente de la energía eléctrica.
• DECRETO 3683 DE 2003 Reglamenta la ley 697 de 2001
• DECRETO No 2331 de 2007 Por el cual se establece una medida tendiente al uso racionaly eficiente de la energía eléctrica.
• RESOLUCIÓN No. 180195 DE FEBRERO 12 DE 2009 Por la cual se establecenmecanismos transitorios para demostrar la conformidad con el Reglamento Técnico deInstalaciones Eléctricas RETIE y se dictan otras disposiciones.
• DECRETO No 895 DE 2008 Por el cual se modifica y adiciona el Decreto 2331 de 2007sobre uso racional y eficiente de energía eléctrica
• RESOLUCION No. 180606 DE ABRIL 28 DE 2008 Por la cual se especifican los requisitostécnicos que deben tener las fuentes lumínicas de alta eficacia usadas en sedes deentidades públicas.
• DECRETO No 2501 DE 2007 Por medio del cual se dictan disposiciones para promoverprácticas con fines de uso racional y eficiente de energía eléctrica.
• NTC NTS CS 004 REQUISITOS DE SOSTENIBILIDAD PARA ESTABLECIMIENTOSCOMERCIALES.
• NTC 50001 REQUISITOS PARA LA GESTION ENERGETICA
• DECRETO 2811 DE 1974 CODIGO NACIONAL DE RECURSOS NATURALES
• LEY 142 DE 1994 SERVICIOS PUBLICOS DOMICILIARIOS
• RESOLUCION 898 DE 1995 regula los criterios ambientales de calidad de loscombustibles líquidos y sólidos utilizados en hornos y calderas de uso comercial e industrialy en motores de combustión interna".
• RESOLUCION 619 DE 1997 Por la cual se establecen parcialmente los factores a partir delos cuales se requiere permiso de emisión atmosférica para fuentes fijas.
3.Opciones de Ahorro y eficiencia energética residencial e industrial
A nivel residencial:
• Mundialmente está estimado que utilizamos entre el 12 y el 26% denuestro consumo de energía eléctrica, en iluminación. Una de lassoluciones al alto consumo de energía eléctrica para iluminación esel uso de las lámparas de bajo consumo sobre todo en los lugaresdonde necesitamos iluminación por mucho tiempo.
• También, se puede lograr colocando sensores de movimientos,células fotoeléctricas, que accionan la iluminación ante una presenciaextraña, y así se logrará que la luz no esté encendidainnecesariamente.
• El televisor debe ser desconectado cuando no se lo utiliza, ya quedejarlo en estado de vigilia (apagado sólo con el control remoto,dejando encendida la luz roja del panel), consume electricidad. Loideal es apagarlo por completo cuando nos vamos a dormir o cuandosalimos.
• Otra forma de ahorrar energía es utilizando racionalmente ellavarropas. Por un lado, lo mejor es acumular la ropa para lavar yusarlo cuando la carga esté completa maximizando su capacidad.Por el otro, conectarle agua fría y agua caliente, así el aparato notiene que usar sus resistencias para calentar el agua. Además, no sedebe utilizar más jabón que el estipulado, para evitar los enjuaguesinnecesarios.
• Debemos cuidarnos de no abrir la nevera permanentemente, ya queperderá frío y su motor deberá arrancar más seguido. Además hayque controlar que sus puertas cierren bien
• También es conveniente ubicar la heladera lejos de fuentes de calorcomo así también no guardar comidas cuando todavía estáncalientes.
• Las computadoras son aparatos que utilizan mucha energía, por loque si deben funcionar muchas horas, procesando datos sinnecesidad de estar supervisando, se puede apagar el monitor, quees el componente que más consume.
• Algo para tener en cuenta es el peligro en la incorrecta utilización deextensiones. No sólo pueden ocasionar cortocircuitos, sino quetambién pueden hacer consumir más a los aparatos allí conectados.
• Para hacer un buen uso no deben utilizarse “enchufes triples” paraconseguir más bocas de conexión, porque así se está sobrecargandola potencia que un enchufe simple puede soportar. Para ello esnecesario colocar una extensión cortapicos (y sólo una por enchufe)teniendo la precaución de no conectar varios electrodomésticos depotencia en una sola.
3.Opciones de Ahorro y eficiencia energética residencial e industrial
• Usar siempre cacerolas y sartenes de diámetro algo mayor que laplaca o zona de cocción y tapar siempre las cacerolas porque lacocción es más rápida. Utilizar recetas de cocina que no gastenmucha energía. Utilizar baterías de cocina con fondo difusor de calor.
• Siempre que se pueda hay que usar programas de lavado atemperaturas lo más baja posibles, muchos detergentes son eficacescon lavados en frío.
• Se debe emplear la mayor cantidad de energía lumínica disponiblepor lo cual se aconseja ubicar los lugares de trabajo de escritorio lomas cerca de las ventanas posible.
• La plancha es uno de los electrodomésticos que más energía utiliza,por lo que hay que tratar de usarla una vez con la mayor cantidadde ropa posible, ya que si debemos prenderla muchas veces, el sólohecho de calentarla, nos hace consumir mucha energía.
3.Opciones de Ahorro y eficiencia energética residencial e industrial
• A nivel industrial:
• Subestaciones:
• Calculo de eficiencia en transformadores, Índices de carga evitasperdidas de transformadores y costos de mantenimiento.
• Mejoramiento de los sistemas de ventilación de las subestaciones.
• Instalar bancos de condensadores y controlar constantemente losfactores de potencia.
• Hornos:
• Tener datos sobre los consumos específicos de los energéticos delhorno, por lo menos una vez al mes.
• Aumentar la carga de los hornos y operarlos a plena producción
• En el caso de hornos intermitentes evitar el enfriamiento excesivoentre
• operaciones.
• Aislar adecuadamente las paredes del horno y las conduccionescalientes.
3.Opciones de Ahorro y eficiencia energética residencial e industrial
• Precalentar el aire de combustión con el material que se debeenfriar.
• Quemar el combustible con bajo exceso de aire.• Precalentar el material con los gases calientes de la zona de cocción.• Operar en lo posible en contra corriente.• Secar con los gases calientes que provienen de la zona de
precalentamiento.• Mantener la materia prima en zonas aireadas y cubiertas para que
entre lo más seca posible al horno.• Permitir posibilidades de aprovechamiento del calor de los gases
para secado.• Diseñar teniendo en cuenta las necesidades reales de producción.• Explorar la posibilidad de trabajar en forma continua y a alta
capacidad.• Aislar adecuadamente el horno.
3.Opciones de Ahorro y eficiencia energética residencial e industrial
• Calderas:
• Buena limpieza en las superficies de los tubos, interna yexternamente.
• Procurar una combustión eficiente, manteniendo los quemadoresbien ajustados para una relación constante aire combustible.
• Procurar siempre el buen estado y calibración de los pulverizadores,• atomizadores, parrillas, etc.• Trabajar con combustibles cuyas características sean conocidas y
controladas.• Mantener buen sello en la caldera para evitar infiltraciones de aire
que aumenten los excesos de aire.• Se pueden aprovechar el calor en los gases para precalentar el agua
de alimentación y/o el aire de combustión.• Se debe evitar bajar la temperatura de los gases demasiado, pues se
van a causar problemas de corrosión.• Los combustibles deben ser almacenados de tal manera que queden
protegidos contra la humedad excesiva.
3.Opciones de Ahorro y eficiencia energética residencial e industrial
• Iluminación:
• Selección del nivel de iluminación. Varía de acuerdo a la labor que sedesarrolle en cada área de trabajo.
• Uso de fuentes de iluminación de alta eficiencia.• Uso de la luz natural.• Condiciones ambientales. Uno de los principales enemigos de un
sistema eléctrico es el calor. El aumento o la disminución de latemperatura dentro de la luminaria, es en gran parte lo quedetermina la duración de las partes eléctricas que las componen.
• Altura de las luminarias. La intensidad de iluminación de un puntodado, es igual al flujo luminoso dividido por el cuadrado de ladistancia entre la fuente de luz y dicho punto.
• Cambio de la fuente de luz actual por otra de mayor eficiencia. Estees uno de los aspectos que mas contribuyen al ahorro de energía.Los costos de inversión son altos, pero el tiempo de pago de lamisma, es favorable. Una forma de visualizar la eficiencia de undeterminado tipo de iluminación, es referirla al índice lumen / vatio.En la medida que este índice es mayor, se trata de una iluminaciónmás eficiente.
3.Opciones de Ahorro y eficiencia energética residencial e industrial
• Refrigeración y Aire acondicionado:
• Los equipos de refrigeración trabajan de acuerdo con los puntos de ajuste delas presiones y temperaturas del refrigerante en su paso por el condensador aalta temperatura y en su paso por el evaporador a baja temperatura. Estospuntos tienen rangos óptimos que dan lugar a los menores consumos deenergía.
• Los equipos deben estar instrumentados para medir estos puntos. Serecomienda instalar manómetros (que a la vez miden temperatura por tratarsede sustancias en puntos de saturación) con el debido cuidado e instruccionesde manejo para evitar fugas de refrigerante.
• Cuartos Fríos:
• Es posible que en fines de semana o en las noches los cuartos lleguen atemperaturas inferiores a las recomendadas. Ello implica mayores gastos deenergía. Se recomienda hacer seguimientos en las noches y en fines desemana y si es del caso, programar los controles y las secuencias de losequipos para evitar estos sobre costos.
• Evitar en lo posible ingresos no programados a los cuartos.• Vigilar la hermeticidad de las puertas.
3.Opciones de Ahorro y eficiencia energética residencial e industrial
• Aire comprimido:
• Control de fugas. Las fugas constituyen en ocasiones el 30% deltotal de aire consumido, y para controlarlas es necesario unmantenimiento regular de ellas.
• Operación en niveles óptimos de carga.• Asegurar que el aire de entrada este frío. Por cada 10ºC de aumento
en la temperatura del aire de entrada, el consumo de potenciaaumenta en un 3%.
• Mantener una presión del aire correcta en cada punto de la planta.
• Calentamiento y enfriamiento del agua:
• Las unidades no deben ser sobre diseñadas.• Donde se encuentren múltiples unidades, se deberán operar un
número mínimo de unidades de tamaño adecuado.• Cuando están funcionando múltiples unidades, la unidad con la carga
más eficiente debe ser cargada parcialmente, mientras que las otrasdeberán operar a carga máxima.
• Temperatura apropiada del agua: los enfriadores se caracterizan porsu coeficiente de desempeño (poder de refrigeración/potencia deentrada), el cual varía con la temperatura del agua fría producida.
3.Opciones de Ahorro y eficiencia energética residencial e industrial
4. Metodología de Análisis Energético
1. Balances de Masa y Energía2. Estudios de eficiencia y de límites del sistema.3. Diagramas de distribución de energía4. Si tienen lugar reacciones químicas, se hace necesario desarrollar
balances de materia basados sobre elementos químicos, o sobreradicales compuestos o sustancias que nos se alteren descompongano formen en el proceso.
5. Es importante conocer las reacciones que ocurren y se facilitan lascosas trabajando en base molar y másica.
6. El número de incógnitas desconocidas que ha de ser calculado debecorresponder al número de balances de materia independientes.
7. Se pueden emplear criterios variados para suplir los datos que no selogren generar por mediciones o por balances. Con frecuencia hayflujos de masa que son pequeños y que se pueden suponerracionalmente o no tener en cuenta.
8. Es importante hacer cruces con base en sustancias que aparezcan envarias corrientes.
9. Es muy conveniente realizar los balances por varios métodos yverificar los resultados contra la lógica del proceso y contra otrasinformaciones provenientes de la planta.
10.Ecuaciones básicas del proceso de combustión.