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Metodología integrada de un sistema de gestión de energía para edificaciones Ingeniero Juan Enrique Torres Madrigal Universidad Nacional de Colombia Facultad de Arquitectura, Escuela de Construcción Medellín, Colombia
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Metodología integrada de un sistema de gestión de energía para edificaciones
Ingeniero Juan Enrique Torres Madrigal
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Arquitectura,
Escuela de Construcción
Medellín, Colombia
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Metodología integrada de un sistema de gestión de
energía para edificaciones
Ingeniero Juan Enrique Torres Madrigal
Tesis de investigación presentada como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Construcción
(Modalidad investigación)
Directora: Rosa Elvira Correa Gutiérrez, PhD.
Énfasis en construcción sostenible
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Arquitectura,
Escuela de Construcción
Medellín, Colombia
Dedicatoria
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A mi familia, compañeros de trabajo y colaboradores.
La inspiración y el esfuerzo realizado en la elaboración de esta tesis ha sido gracias a
ustedes el círculo más cercano de mi existencia. Que día a día me retan y animan a cumplir
mis metas. El esfuerzo de unir la práctica con los elementos teóricos no es tarea fácil y se
requiere de los dos estados para desarrollar nuevas estrategias para el desarrollo del
hombre. Gracias a mi hijo que me recuerda cada día que debo tener una sonrisa en el
corazón.
Juan E Torres
Resumen
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Resumen
El aumento poblacional continuo requiere cubrir las necesidades de recursos energéticos
(electricidad, agua y gas); esto hace que se vea reflejado en una mayor demanda el gasto
de energía dentro de las edificaciones. Si adicionamos a esto poca cultura en eficiencia
energética, deficiencia en la infraestructura y una administración poco eficaz, conlleva a
problemáticas de una demanda recursos energéticos, que no se puede satisfacer debido al
desperdicio, dicha problemática establece la necesidad de realizar proyectos enfocados en
disminuir la demanda de los recursos energéticos sin afectar la funcionalidad de las
instalaciones. La respuesta para mitigar o reducir las necesidades energéticas se plantea
resolverlas mediante proyectos de sistemas de gestión de energía, los cuales impulsan el
análisis y desarrollo de múltiples acciones dentro de una respectiva organización o
comunidad. Como son la productividad, la gestión eficiente de los recursos y el impacto
ecológico entre otros. Existen diferentes estrategias como son el ciclo PHVA (Planear-
Hacer-Verificar-Actuar), la norma ISO 50001 Energy Management. Las cuales plantean el
que se debe hacer y pretenden dar una respuesta a la problemática anteriormente
mencionada mediante la implementación de los sistemas de gestión de energía.
La implementación de un sistema de gestión de energía basado exclusivamente en la ISO
50001 no es garantía de éxito, si no se cuenta con un fuerte compromiso de las personas
involucradas. Si bien la norma es muy clara en explicar el que se debe hacer mediante unos
numerales guías, no es tan precisa en explicar cómo se hace el desarrollo de estos para
poder cumplir con dichos numerales. Dando como resultado los principales factores de
fracaso en este cometido como la no mitigación de la demanda energética, disminución de
la productividad y aumento de los impactos ecológicos, convirtiéndose en un problema sin
clara solución. Adicionalmente lograr precisar ese ¿cómo se hace? Es lo que se pretende
mostrar con la metodología integrada propuesta y las herramientas presentadas para el
caso específico de edificaciones.
La metodología propuesta pretende complementar los sistemas de gestión de energía bajo
un enfoque de integración de metodologías y herramientas a los modelos de gestión de
energía. Se propone adicional al ciclo PHVA, (Planear-Hacer-Verificar-Actuar) y la norma
ISO 50001, aplicación de enfoques metodológicos y herramientas como: Enfoque de marco
lógico, herramientas como diagrama de Ishikawa, LEAN Manufacturing, reducción de
pérdidas y ley de Pareto. Las cuales se unifican de manera adecuada en un enfoque de
desarrollo de proyectos, para generar una metodología integrada de gestión de energía que
responda a la necesidad de la mitigación de los recursos energéticos respondiendo a la
pregunta de cómo se hace la implementación dentro de una edificación. Proporcionando
una metodología integrada que resuelva el mayor número de problemas, a la hora de llevar
su implementación a través de un sistema de gestión de energía el cual también garantice
la sostenibilidad de consumo de los recursos energéticos en la edificación.
Se obtuvo como resultado de este trabajo, lo siguiente: se presenta descripción de las
etapas necesarias de la sostenibilidad para un sistema de gestión de energía en una
edificación, dentro del marco de los objetivos de desarrollo sostenible que se pueden aplicar
a los planes de desarrollo territorial, se propone una metodología integrada de un sistema
de gestión de energía para edificaciones de fácil implementación, mediante el seguimiento
Resumen
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de un flujograma presentado y explicado en este documento y un método para
levantamiento de información energética con bajo presupuesto en edificaciones.
Palabras clave: Ingeniería, Construcción sostenible, Gestión integral de Energía Eléctrica,
Eficiencia Energética, Sistemas de Gestión, desempeño energético, ISO 50001.
Abstract
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Abstract
The continuous increase in population requires covering of the also growing necessities in
terms of energetic resources (such as water, electricity and gas); this is reflected in a higher
demand in energy expenses inside buildings. If to this we add little culture in energy saving,
deficient infrastructure and inefficient administration we are led to problems related to the
demand of energetic resources, which cannot be satisfied due to energy wasting. This
problematic establishes the necessity to execute projects focused in reducing the energetic
resource demand without affecting the functionality of the installations. To mitigate or reduce
the energetic necessities, an answer is posed by solving them through energy management
systems which impulse the analysis and development of multiple actions inside a respective
organization or community such as productivity, efficient management of energy and
ecological impact reduction amongst others. There are different strategies like the PDCA
cycle (Plan-Do-Check-Act) and the ISO 50001 Energy Management norm which advise
what must be done and pretend to give an answer to the aforementioned problematic
through the implementation of the energy management systems.
The implementation of an energy management system based exclusively in the ISO 50001
does not guarantee success if we do not count with a dedicated compromise from the people
involved. Even though the norm is very clear when explaining what must be done through
numeric guides, it isn’t as precise at explaining how the implementation of these is done so
these numeric guides can be accomplished, giving as a result the main factors of failure in
this task such as the failure in mitigation of the energetic demand, the decrease in
productivity and increase on ecologic impact, becoming a problem without a definite answer.
Additionally, specifying that “How?” is what the integrated proposed methodology and its
tools for the specific case of buildings pretend to show.
The proposed methodology pretends to complement the energy management systems
under a focus of methodology integration and usage of tools. It is proposed that, additional
to the PDCA cycle and the ISO 50001 norm, the application of methodological focuses and
tools such as the logical framework approach, the Ishikawa diagram, LEAN Manufacturing,
loss reduction and Pareto’s law be used and unified in an adequate manner with a focus in
project development, to generate an integrated energy management methodology that
responds to the necessity of the mitigation of energetic resource consumption and also
responding to the question of how the implementation inside a building must be done,
providing a new integrated methodology that resolves the highest number of problems at
the time of taking its implementation through an energy management system which in turn
also guarantees the sustainability of the consumption of energetic resources within the
building.
As a result of this work the following is obtained: the description of the necessary stages of
sustainability for an energy management system within a building, inside the frame of the
objectives of sustainable development which can be applied to territorial development plans,
an integrated methodology for energy management systems of easy application inside
buildings is proposed through the following of a flowchart presented and explained in this
document and a method for the increasing of energetic information with low budget in
buildings.
Abstract
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Keywords: Engineering, Sustainable construction, Integral management of Electric Energy,
Energetic Efficiency, Management Systems, Energetic Performance, ISO 50001.
Contenido
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Tabla de contenido
Introducción .......................................................................................................................... 15
Antecedentes Nacionales ..................................................................................................... 16
Antecedentes Legales .......................................................................................................... 18
Antecedentes Internacionales .............................................................................................. 19
Descripción del documento .................................................................................................. 21
Capítulo 1: Metodologías para un sistema de gestión de energía ...................................... 23
1. Generalidades para las metodologías de un sistema de gestión de energía .. 23
2. Metodológicas aplicables ventajas y desventajas en un sistema de gestión de
energía. ........................................................................................................................... 25
Capítulo 2: Etapas para asegurar la sostenibilidad energética ........................................... 35
1. Premisas de la sostenibilidad energética .......................................................... 36
2. Finalidad de la sostenibilidad energética en la edificación ............................... 38
Capítulo 3: Metodología integrada de un sistema de gestión de energía para edificaciones
........................................................................................................................... 40
1. Descripción ........................................................................................................ 40
2. Etapa 1: Criterios ............................................................................................... 42
3. Etapa 2: Identificación del Entorno ................................................................... 43
4. Etapa 3: Identificación del problema(s) ............................................................. 47
5. Etapa 4: Ponderación para priorizar necesidades. ........................................... 51
6. Etapa 5: Presentar posibles soluciones ............................................................ 52
7. Etapa 6: Seleccionar la mejor propuesta .......................................................... 55
8. Etapa 7: Consecución de garantías y recursos ................................................ 60
9. Etapa 8: Planeamiento de la Ejecución de proyectos ...................................... 60
10. Etapa 9: Desarrollo de proyecto ........................................................................ 61
11. Etapa 10: Seguimiento y verificación ................................................................ 61
Contenido
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Capítulo 4: Método para levantamiento de información energética con bajo presupuesto en
edificaciones. ..................................................................................................... 64
1. Generalidad para el levantamiento de información .......................................... 64
2. Método para levantamiento de información energética con bajo presupuesto en
edificaciones. ........................................................................................................................ 64
3. Caso de estudio Edificaciones campo universitario ......................................... 68
Capítulo 5: Resultados, Conclusiones y recomendaciones ................................................ 75
Generalidades ...................................................................................................................... 75
1. Resultados ......................................................................................................... 75
2. Conclusiones ..................................................................................................... 76
3. Recomendaciones ............................................................................................. 76
Bibliografía ........................................................................................................................... 79
Capítulo 6: Anexos ............................................................................................................... 83
Anexo A: Antecedentes legales y normativos ..................................................................... 83
Anexo B: Relación entre las metodologías CICLO PHVA-ISO50001-LEAN. ..................... 87
Anexo C: Aplicación mejoramiento de telemetría caso de estudio Universidad Nacional sede
Medellín ................................................................................................................................ 89
Anexo D: Tabla comparativa con criterios incluidos en sellos de sostenibilidad en
edificaciones ......................................................................................................................... 92
Anexo E: Tabla Metas de la ODS relacionadas con las edificaciones sostenibles ............ 93
Contenido
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Índice de tablas
Tabla 1: Etapas necesarias de la sostenibilidad para un sistema de gestión de energía en una edificación. 38 Tabla 2: Etapas Metodología integrada propuesta por el autor para un sistema de gestión de energía en una edificación a través de implementación de proyectos. 40 Tabla 3: Tabla por luminaria instalada. 44 Tabla 4: Tabla por tipo de tecnología instalada para cada luminaria 45 Tabla 5: Tabla de consumo anual de energía activa y costo para el Campus Volador de la Universidad Nacional de Colombia. 45 Tabla 6: Tabla de consumo anual de energía activa y costo para el Campus Robledo de la Universidad Nacional de Colombia. 46 Tabla 7: Matriz de Importancia vs Urgencia. 51 Tabla 8:Matriz de importancia vs urgencia, caso de estudio sistema de iluminación 52 Tabla 9: Criterios Ambientales Considerados por OGA 54 Tabla 10: Matriz de Facilidad de Implementación vs Impacto 59 Tabla 11: Matriz de Facilidad de Implementación vs Impacto, caso de estudio sistema de iluminación 60 Tabla 12: Datos Factura operador del servicio 65 Tabla 13: Tabla levantamiento de equipos 65 Tabla 14: Ejemplo Caracterización Espacios Arquitectónicos 65 Tabla 15: Ejemplo Determinación del tiempo de uso de los espacios 66 Tabla 16: Construcción de Escenarios 66 Tabla 17: Consumos Campus Volador 68 Tabla 18: Consumos Campus Robledo 68 Tabla 19: Tabla típica de caracterización de los equipos (Iluminación) 69 Tabla 20: Tablas de caracterización de espacios y tiempos de consumo estimados de los equipos (Iluminación) 70 Tabla 21: Tablas de generación de escenarios (Iluminación) 71 Tabla 22: Tabla de antecedentes legales y normativos. 83 Tabla 23: Relación entre la metodología principal CICLO PHVA-ISO50001-LEAN 87 Tabla 24: Tabla comparativa con criterios incluidos en sellos de sostenibilidad en edificaciones 92 Tabla 25: Metas de los ODS relacionadas con las edificaciones sostenibles 93
Índice de gráficas
Gráfica 1: Ciclo de mejoramiento continuo de la norma ISO 50001 ................................... 27 Gráfica 2: Marco lógico y ciclo de vida del proyecto ........................................................... 28 Gráfica 3: Categorización de la literatura que relaciona Lean con gestión de la energía .. 31 Gráfica 4: Pareto con el 20% del esfuerzo lograr el 80% de los resultados ....................... 33 Gráfica 5: Flujograma general de la metodología integrada de un sistema de gestión de energía para edificaciones. .................................................................................................. 41 Gráfica 6: Gráfica sugerida para mostrar de manera visual el porcentaje de reducción estimado ............................................................................................................................... 46 Gráfica 7: Marco lógico. Árbol de problemas del SGIE sistema de iluminación ................. 49 Gráfica 8: Marco lógico. Árbol de objetivos del SGIE sistema de iluminación ................... 50 Gráfica 9: Ahorros potenciales en energía eléctrica ............................................................ 52 Gráfica 10: Diagrama de Flujo. Relación Compra Inteligente – RETIQ .............................. 54 Gráfica 11: Diagrama de Prospectiva energética en edificaciones ..................................... 55
Contenido
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Gráfica 12: Esquema de análisis de costos para proyectos ............................................... 58 Gráfica 13: Flujograma Detallado de la metodología integrada de un sistema de gestión de energía para edificaciones. .................................................................................................. 63 Gráfica 14: Porcentaje de consumo mensual campus universitario ................................... 73 Gráfica 15: Detalle de Consumos de energía por edificio para el sistema de iluminación en un campo universitario. ........................................................................................................ 74
Índice de figuras
Figura 1: Línea de tiempo con la normatividad y reglamentación a nivel Nacional relacionada con los Sistemas de Gestión de Energía. 19 Figura 2: Diagrama ISHIKAWA/ Espina de pescado /CAUSA - EFECTO 47 Figura 3: Estructura Metodología de marco lógico 48 Figura 4: Medida pasiva en edificaciones esquema de funcionamiento. 56 Figura 5: Variador de Frecuencia-Velocidad (Medida Activa). 57 Figura 6: Método para levantamiento de información energética con bajo presupuesto en edificaciones 67 Figura 7: Mapa campus el volador. División de infraestructura Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. 89 Figura 8: Medición de Variables Eléctricas del sistema de Telemetría 90 Figura 9: Consulta de cargabilidad de transformadores eléctricos de potencia 90 Figura 10: Consulta de calidad de energía en subestaciones 91
Lista de símbolos y abreviaturas
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Lista de símbolos y abreviaturas
Acrónimos y siglas
Kilovatio
Kilovatio / hora
Abreviaturas
Abreviaturas Término
CIURE Comisión Interinstitucional de Uso Racional y Eficiente de
Energía
CREG Comisión de Regulación de Energía y Gas.
DF Dimensión fundamental
DNP Departamento Nacional de Planeación
FENC Fuentes de Energía No Convencionales.
ICONTEC Instituto Colombiano de Normas Técnicas
IPSE Instituto de Planeación de Soluciones Energética
MAVDT Ministerio de Ambiente y Desarrollo Territorial
MGIE Modelo de Gestión Integral de Energía
MSGE Metodologías para sistemas de gestión de Energía
PEN Plan Energético Nacional
PROURE Programa de uso racional de energía
PIGA Grupo de investigación política, información y gestión
ambiental
SGE Sistema de gestión de energía
SEP Superior Energy Performance
UPME Unidad de Planeación Minero-Energética
URE Uso Racional y Eficiente de Energía
ZNI Zonas no interconectadas
Lista de símbolos y abreviaturas
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Definiciones
Aprovechamiento óptimo: Consiste en buscar la mayor relación beneficio-costo en
todas las actividades que involucren el uso eficiente de la energía, dentro del marco del
desarrollo sostenible y respetando la normatividad vigente sobre medio ambiente y los
recursos naturales renovables. (OGA, 2016)
Biomasa: Es cualquier tipo de materia orgánica que ha tenido su origen inmediato como
consecuencia de un proceso biológico y toda materia vegetal originada por el proceso de
fotosíntesis, así como de los procesos metabólicos de los organismos heterótrofos. (OGA,
2016)
Cadena Energética: Es el conjunto de todos los procesos y actividades tendientes al
aprovechamiento de la energía que comienza con la fuente energética misma y se extiende
hasta su uso final. (OGA, 2016)
COLCIENCIAS: Instituto Colombiano para el fomento de la ciencia y la tecnología,
Francisco José de Caldas
CONOCE: Programa Colombiano de Normalización, Certificación y Etiquetado de
Equipos de Uso Final de Energía.
Desarrollo sostenible: Se entiende por desarrollo sostenible el que conduzca al
crecimiento económico, a la elevación de la calidad de la vida y al bienestar social, sin
agotar la base de recursos naturales renovables en que se sustenta, ni deteriorar el medio
ambiente o el derecho de las generaciones futuras a utilizarlo para la satisfacción de sus
propias necesidades. (OGA, 2016).
Fuente energética: Todo elemento físico del cual podemos obtener energía, con el objeto
de aprovecharla. Se dividen en fuentes energéticas convencionales y no convencionales.
(OGA, 2016)
Eficiencia Energética: Es la relación entre la energía aprovechada y la total utilizada en
cualquier proceso de la cadena energética, dentro del marco del desarrollo sostenible y
respetando la normatividad vigente sobre medio ambiente y, los recursos naturales
renovables. (OGA, 2016)
Energía Solar: Llámese energía solar, a la energía transportada por las ondas
electromagnéticas provenientes del sol. (OGA, 2016)
Energía Eólica: Llámese energía eólica, a la energía que puede obtenerse de las
corrientes de viento. (OGA, 2016)
Geotérmica: Es la energía que puede obtenerse del calor del subsuelo terrestre. (OGA,
2016)
Fuentes convencionales de energía: Para efectos de la presente ley son fuentes
convencionales de energía aquellas utilizadas de forma intensiva y ampliamente
comercializadas en el país. (OGA, 2016).
Fuentes no convencionales de energía: Para efectos de la presente ley son fuentes no
convencionales de energía, aquellas fuentes de energía disponibles a nivel mundial que
Lista de símbolos y abreviaturas
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son ambientalmente sostenibles, pero que en el país no son empleadas o son utilizadas de
manera marginal y no se comercializan ampliamente. (OGA,2016)
Pequeños aprovechamientos hidro energéticos: Es la energía potencial de un caudal
hidráulico en un salto determinado que no supere el equivalente a los 10 MW. (OGA,2016)
Indicadores KPI se definen de la siguiente manera “Key Performance Indicators (KPI),
en español Indicadores Clave de Desempeño, son empleados para medir los niveles de
desempeño de los procesos en las organizaciones. Los KPI se centran en la forma cómo
se realizan las tareas para completar los procesos y en su rendimiento y evolución, de tal
manera que los objetivos previamente planteados en la compañía puedan alcanzarse a
tiempo.”(Cristancho, 2014)
URE: Es el aprovechamiento óptimo de la energía en todas y cada una de las cadenas
energéticas, desde la selección de la fuente energética, su producción, transformación,
transporte, distribución, y consumo incluyendo su reutilización cuando sea posible,
buscando en todas y cada una de las actividades, de la cadena el desarrollo sostenible.
(OGA, 2016)
Uso eficiente de la energía: Es la utilización de la energía, de tal manera que se obtenga
la mayor eficiencia energética, bien sea de una forma original de energía y/o durante
cualquier actividad de producción, transformación, transporte, distribución y consumo de
las diferentes formas de energía, dentro del marco del desarrollo sostenible y respetando
la normatividad, vigente sobre medio ambiente y los recursos naturales renovables. (OGA,
2016)
Introducción y Antecedentes
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Introducción
La gran preocupación mundial relacionada con uso desmedido de los recursos naturales,
que se agotan, el cambio climático debido a diversos factores, como la contaminación
ambiental, la producción de gases adversos al medio ambiente, la producción desmedida
de residuos, entre otros, atentan contra la sostenibilidad en el tiempo de vida de los seres
humanos y de las edificaciones.
Teniendo en cuenta que, en Colombia, “El sector de la construcción de edificaciones es uno
de los motores de crecimiento de la economía colombiana. Para el año 2017, el sector
alcanzó una participación del 4,9 % dentro del Producto Interno Bruto (PIB), cifra que
representa un aumento considerable frente a su aporte en 2001, cuando dicha participación
no superaba el 1,8 % del PIB (DANE, 2017)”, datos que indican el impacto que el país
asume en temas ambientales y energéticos (CONPES, 2018).
El gran crecimiento del sector de la construcción, si bien trae un incremento en el producto
interno bruto, generando riqueza, empleo, mejorando las condiciones de vida de la
población, ha representado un aumento significativo en el consumo de energía, agua,
madera y otros materiales de construcción, generando residuos sólidos, y el aumento en
la generación de gases de efecto invernadero. Los cuales han incrementado en un 70 %
entre 1970 y 2004, el sector de edificaciones contribuye con más del 30 % de emisiones de
efecto invernadero [PNUMA, 2009], [CONPES, 2018].
Colombia ha realizado grandes esfuerzos por mitigar los daños al medio ambiente, a través
de campañas, programas y normatividad, en busca de una cultura energética en todos los
niveles. Para el mundo académico esto no es ajeno, por ello también desde nuestras
instituciones se aborda esta problemática desde la realización de proyectos puntuales,
donde se ven mejoras en el uso de los recursos naturales, pero esto no es suficiente, debido
a que se requiere una visión integrada del problema, donde sean considerados los
principales factores que hay que intervenir y hacer inversiones estratégicas, con el fin de
mitigar y, o mejorar el uso de los recursos naturales, las instituciones educativas están en
el deber de motivar la comunidad hacia una cultura ambiental sostenible.
“Además, el país ha avanzado en la formulación de lineamientos de sostenibilidad para
edificaciones a nivel normativo; sin embargo, su aplicación es voluntaria en casos
específicos. Dentro de estas iniciativas se destacan, por un lado, la expedición de la
Resolución 0549 de 2015 del Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio, en donde se
adopta la guía para el ahorro de agua y energía en edificaciones; y por otro lado, la
expedición de la Norma Técnica Colombiana (NTC 6112 de 2016, Sello Ambiental
Colombiano) del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, por la cual se establecen
criterios ambientales para el diseño y construcción de edificaciones con uso diferente a
vivienda”(CONPES, 2018).
Las Instituciones de educación superior como líderes académicos de la sociedad son
quienes deben ser pioneras en el desarrollo de nuevos modelos, metodologías y
tecnologías en el ahorro energético en temas como iluminación, el cual representa hasta el
70% del costo en energía en algunos casos (Carpio & Coviello, 2013).
Dentro de una edificación se identifican una serie de sistemas energéticos, como los
sistemas de iluminación, los sistemas de climatización, y la misma infraestructura eléctrica,
Introducción y Antecedentes
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que requieren ser intervenidos para mejorar la eficiencia energética y conseguir así ahorros
significativos en consumos, minimizando impactos adversos al medio ambiente y
desarrollando en la comunidad, una cultura alrededor del mismo.
Teniendo en cuenta la misión y visión de la Universidad Nacional de Colombia, sede
Medellín se hace necesario asegurar el aspecto ambiental, haciendo énfasis en el uso
eficiente de la energía dentro del Campus a partir de la sostenibilidad y estrategia ambiental.
generando acciones orientadas al PROURE, con el fin de dar cumplimiento a la
normatividad y reglamentación exigidos por el gobierno, (Universidad Nacional, 2017).
En este proyecto de investigación se construye una metodología que integra enfoques y
herramientas que pueden ser utilizadas en sistemas de gestión de energía, como el enfoque
de marco lógico, la norma ISO 50001, metodología de control de perdidas (LEAN), espina
de pescado (Ishikawa) y el principio de Pareto, donde el uso eficiente de la energía
(electricidad, agua, gas), es un factor clave en el desarrollo de la mitigación del gasto
energético, siendo de fácil implementación y asegurando la sostenibilidad de las
edificaciones.
La construcción de un sistema de gestión de energía se fundamenta en medir y analizar los
datos de consumos energéticos, con el fin de valorar el estado actual de estos sistemas,
realizar un diagnóstico (Finnerty & Sterling, 2017).
Antecedentes Nacionales
En términos de eficiencia energética, existe un marco de política a partir de la Ley 697 de
2001 Mediante la cual se fomenta el uso racional y eficiente de la energía, se promueve la
utilización de energías alternativas y se dictan otras disposiciones (Orjuela, Enríquez,
Rosero, Zapata, & Rivera., 2001).
Se crea la Comisión Intersectorial para el Uso Racional y Eficiente de la Energía y Fuentes
no Convencionales (CIURE) Decreto 3683 de 2003 por el cual se reglamenta la Ley 697 de
2001 (Orjuela et al., 2001).
Entre los años 2005 y 2007 se desarrolló una guía para la implementación de un modelo
de gestión integral de energía (MGIE), como una herramienta metodológica que puede, ser
integrado al modelo de gestión organizacional de cualquier empresa, siendo un
complemento al modelo empresarial de gestión, donde el objetivo principal es lograr que
con mínimo consumo energético, se obtenga el máximo rendimiento, esto a través de una
mejora continua de los procesos (E.C Quispe O, R.P. Castrillón M, J. C. Campos A, 2011).
El resultado de aplicar el MGIE entre los años 2003 a 2007 a empresas de diversos
sectores, logro reducir el consumo de energía sin la necesidad de realizar cambios
tecnológicos. Posteriormente en el año 2008 el equipo de trabajo del MGIE avanzó en
implementación de la normatividad a nivel nacional, para finalmente en 2011, participar en
el marco del comité técnico de gestión energética del ICONTEC, en el desarrollo de la guía
de aplicación de la ISO 50001 a Colombia (NTC-ISO50001). El MGIE y la norma ISO 50001
tienen la misma estructura, y se complementan entre sí.
Introducción y Antecedentes
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Para las Zonas no interconectadas. El decreto 1124 de 2008 reglamenta el Fondo de Apoyo
Financiero para la energización de las ZNI, establece condiciones generales para los planes
programas y proyectos favorables al uso racional y eficiente de energía y a la innovación
tecnológica en fuentes no convencionales de energía.(Vélez, Escobar, & Torres, 2008). La
aplicación de este sistema busca alcanzar el mínimo consumo energético por medio de un
proceso de mejora continua; y su objetivo principal es construir a una cultura energético-
ambiental que permita a la vez el incremento de la competitividad y la reducción del impacto
ambiental (Grupo de Gestión Eficiente de Energía. KAI, 2014).
El Ministerio de Minas y Energía a través de Ley 1715 de 2014 desarrollo de manera
estratégica la reglamentación sobre la producción y consumo de energía. Por medio de la
cual se regula la integración de las energías renovables no convencionales al sistema
energético nacional.(Bustos, Pacheco & Penagos., 2014). También El Ministerio de Minas
y Energía, adoptó el Plan de Acción Indicativo (PAI) 2010-2015 Adoptado mediante la
Resolución 180919 de junio de 2010, el desarrollar el Programa de Uso Racional y Eficiente
de la Energía (PROURE), con metas y acciones de eficiencia energética por sector de
consumo prioritario. Este fue prorrogado mediante la Resolución 41430 del 29 de diciembre
del 2015 (Calero., 2015).
La Unidad de Planeación Minero Energética (UPME) pone en marcha el Programa de uso
racional de la Energía (PROURE) en Colombia, el cual tiene como objetivo: Promover el
“Uso Racional y Eficiente de la Energía y demás Formas de Energía No Convencionales”,
contribuyendo a asegurar el abastecimiento energético oportuno y total de la población,
logrando mayores índices de competitividad de la economía colombiana, protegiendo al
consumidor y promocionando el uso de energías no convencionales. Con el fin de ser
sostenibles con el ambiente y los recursos naturales (UPME, 2015).
El Decreto 1077 de 2015 es reglamentado con la resolución 0549 de 2015 en “cuanto a los
parámetros y lineamientos de construcción sostenible y se adopta la Guía para el ahorro de
agua y energía en edificaciones” (Cardona, 2015).
El PROURE, a través del PAI de eficiencia energética 2017-2022. Adoptado mediante
Resolución 41286 del 30 de diciembre de 2016, plantea incentivos fiscales para la
integración de fuentes no convencionales de energía renovable dentro del sistema
energético nacional (Ministerio de Minas y Energía, 2016).
En el marco de las acciones y medidas señaladas en el PAI 2017-2022. Para desarrollar el
PROURE, se encuentra la Resolución 585 de 2017 de la UPME. Esta establece el
procedimiento para conceptuar sobre los proyectos de eficiencia energética y gestión
eficiente de la energía que se presenten para acceder al beneficio tributario (UPME, 2017).
En esta misma línea, la Resolución 1988 de 2017, firmada por los ministerios de Ambiente
y Desarrollo Sostenible, de Minas y Energía, y de Hacienda y Crédito Público, establece
que las solicitudes en materia de eficiencia energética se presentarán ante la Autoridad
Nacional de Licencias Ambientales (ANLA), para optar por la exclusión del impuesto sobre
las ventas (CONPES, 2018).
Adicionalmente, el documento CONPES 3919 de 23 de marzo de 2018 “se alinea con el
cumplimiento de los compromisos asumidos en la agenda internacional de desarrollo
sostenible, en especial en lo referente al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo
Introducción y Antecedentes
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Sostenible (ODS), con énfasis en el objetivo 11 sobre ciudades y comunidades sostenibles
y el objetivo 12 de garantizar modalidades de consumo y producción sostenibles; la meta
de reducción del 20 % de los gases de efecto invernadero (GEI) producto del Acuerdo de
París (COP21); y el seguimiento a la Nueva Agenda Urbana (NAU) en consonancia con lo
establecido en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Vivienda y Desarrollo Urbano
Sostenible - Hábitat III” (CONPES, 2018).
“Actualmente el Ministerio de Vivienda Ciudad y Territorio para las medidas del Plan Integral
de Gestión de Cambio Climático (PIGCC), adoptado en el 2014, adelanta la implementación
de la Guía de construcción sostenible para el ahorro de agua y energía en edificaciones, la
cual cuenta con una línea base y potencial de mitigación” (CONPES, 2018) el cual es un
anexo de la Resolución 0549 de 2015.
“Las políticas nacionales, a su vez, se enmarcan en los escenarios internacionales
relacionados con el desarrollo sostenible dentro de los que se destacan el Acuerdo de París
(COP21) del 2015, los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) en curso desde el 2016 y
la Nueva Agenda Urbana (NAU), resultado de la conferencia HABITAT III en Quito en 2016”
(CONPES, 2018).
En Colombia mediante metodologías adoptadas a través de sellos voluntarios para
edificaciones se ha venido realizando una transformación del mercado de la construcción a
través de mejores prácticas. En el Anexo D “Tabla comparativa con criterios incluidos en
sellos de sostenibilidad en edificaciones”. Se resalta que estas incluyen entre otros criterios
de la operación de las edificaciones, los criterios contemplan el uso racional de energía,
agua, materiales y ambientes saludables.(CONPES, 2018). Estos sellos se mencionan a
modo informativo, pero no fueron tenidos en cuenta dentro de la metodología propuesta.
A nivel institucional, la Universidad Nacional Sede Medellín el Grupo de Investigación en
Política, Información y Gestión Ambiental (PIGA, 2015). “Plantearon algunos proyectos
básicos que proponen mecanismos para reducir el consumo de energía eléctrica en las
instalaciones de la Universidad Nacional de Colombia, acordes a la disponibilidad
tecnológica existente en el mercado nacional”. Los proyectos propuestos fueron:
Modernización de instalaciones eléctricas con la intervención a la iluminación en Coliseo.
Intervención a zonas comunes en coliseo, cambio de tecnología sensores. (Proyecto D-1).
Aprovechamiento de energías. Integración de bloque M1 a energía No Regulada. (Proyecto
D-2). En 2013 se hizo estudio luminotécnico en las Bibliotecas Efe Gómez y Hernán Garcés
González y Coliseo” (Oficina de Gestión Ambiental, 2016).
Posteriormente la Oficina de Gestión Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia
incluyó dentro de su proyecto de inversión la elaboración de un Plan de Gestión Integral de
la Energía con el apoyo del grupo de investigación GITA, orientado al cumplimiento de la
normatividad ambiental, específicamente del Uso Racional y Eficiente de la Energía (URE)
(Oficina de Gestión Ambiental, 2016).
Antecedentes Legales
Se presenta a continuación los antecedentes nacionales sobre la legislación y normatividad
en una línea de tiempo con la legislación más relevante a nivel nacional, relacionada con
Introducción y Antecedentes
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los sistemas gestión de energía. Para la elaboración de esta línea de tiempo se recopilo
información de diferentes fuentes, principalmente de la normatividad expedida por
Presidencia de la Republica de Colombia y sus ministerios. En el anexo A, se pueden
consultar los detalles de la normatividad y la reglamentación, que fueron considerados en
esta línea de tiempo. En la figura siguiente se presenta un resumen de estas.
Figura 1: Línea de tiempo con la normatividad y reglamentación a nivel Nacional relacionada con los Sistemas de Gestión de Energía.
Elaboración propia
Antecedentes Internacionales
Internacionalmente los sistemas de gestión de energía han tenido influencia en todos los
continentes, pero ha sido aceptado e implementado con mayor intensidad especialmente
en países como México, Australia, USA, Canadá, China, Dinamarca, Suiza, Irlanda,
Islandia, Holanda, España, Corea del sur, Alemania, Sudáfrica, y Dinamarca, estos países
tienen en común, la implantación de un sistema de gestión de energía basado en la norma
ISO 50001. Adecuándose a los requerimientos y necesidades de cada país.
A partir de la crisis del petróleo, México en el año 1970 crea el modelo de “gestión de la
producción y compra de energía, servicios energéticos y conservación de la energía”
Introducción y Antecedentes
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(CONUEE, 2014). En 2011 se crea la norma NMX-J-SAA-50001-ANCE-IMNC-2011
(PINEDA, 2011), la cual especifica los requisitos para gestionar la energía, con el propósito
de permitir a una organización contar con un enfoque sistemático para alcanzar una mejora
permanente en su desempeño energético, incluyendo la eficiencia energética, el uso y el
consumo de la energía (Economía, Normatividad, & Normas, 2012). Seguidamente se
diseña e implementa una metodología más ambiciosa la cual es el “Manual para la
Implementación de un Sistema de Gestión de la Energía” (Brömmelmeier, 2014) en
colaboración con el instituto “Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit”
(GIZ) el cual tiene como objetivo fijar metas ambiciosas para la reducción de emisiones de
gases de efecto invernadero (GEI) del 2010 al 2050.
Prácticas como el ahorro y uso eficiente de la energía a partir de la implementación de la
norma ISO 50001, en el sector transporte, el sector industrial y el de servicios son los que
dan mayor oportunidad para reducir emisiones de gases nocivos para la salud y el medio
ambiente. Contribuyendo especialmente en el caso de usuarios con un alto consumo de
energía, a cumplir con estas metas de sostenibilidad con el medio ambiente (Marvin T.
Howell, 2014).
Los Sistemas de Gestión de la Energía (SGE), al ser implementados de forma continua y
sistemática, demuestran su éxito como una metodología para desarrollar el desempeño
energético en las industrias, independiente del tamaño o actividad. Como ejemplo de lo
anterior, partiendo de los gastos vinculados al uso de la energía en las industrias, estos
representan una cantidad significativa de los costos operativos de las mismas, resultando
evidente que una reducción en los consumos energéticos, contribuye de forma importante
a su competitividad (Marvin T. Howell F, 2015).
China por su parte incursiona en 1995 con la “Guía para la gestión energética en las
empresas industriales GB/T 15587”, seguidamente en 2009 se adapta al “GB / T 23331”
para finalmente en 2012 promulgar y ejecutar el programa “Energy management system
requirements under the Top 10,000 Program”(Industrial, 2012) su objetivo se centra en la
mejora de gestión y conservación de la energía en general y en aumentar la eficiencia
energética por medio del desarrollo y la implementación de un programa nacional de
eficiencia energética llamado “Sistemas de Gestión de energía (EnMs)” aplicado a el Top-
10.000 para empresas superiores en línea con el estándar chino (GB / T 23331) y asegurar
la existencia permanente de mecanismos de gestión de la conservación de la energía en
estas empresas (Industrial, 2012).
Estados unidos de América (USA) por medio del Environmental Monitoring Management
Council (EEMC), parte del Instituto de Desarrollo Económico de Georgia, desarrollo la
norma integral de gestión de la energía, incluida por ANSI, para identificar y alcanzar los
objetivos de gestión energética. Este se denomina como ANSI / MSE 2000, y este se enfoca
en capacitar, estandarizar procedimientos operativos, monitorear la energía y resolver
problemas en equipo. Como ejemplo en la implementación de ANSI / MSE 2000 tenemos:
“Genuine Parts Company, un Centro de Procesamiento y Distribución de Correos de
Estados Unidos, y Collins & Aikman, un fabricante de alfombras estudiados por los autores,
y se determinaron los resultados, los obstáculos y los beneficios del sistema de gestión los
cuales fueron favorables en ambos casos” (Brown & Zinga, 2005).
Introducción y Antecedentes
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Seguidamente, se desarrolla el “Superior Energy Performance Program” que es un
programa voluntario en el cual se logra una certificación que da a las industrias una hoja de
ruta para obtener una mejora continua en la eficiencia energética y conservar competitividad
a lo largo del tiempo. El programa se basa en el estándar para Sistemas de Gestión de
Energía (EnMS) el cual fue desarrollado por la Organización Internacional de
Normalización, ISO 50001, este brinda un sistema transparente y aceptado a nivel mundial
para comprobar las mejoras del rendimiento energético y las prácticas de gestión.
Dentro del contexto internacional nos encontramos con los Objetivos de Desarrollo
Sostenible (ODS) acordados en la ONU, planteados en el 2016 donde se identificó que la
política de edificaciones sostenibles apunta directamente a nueve de los diecisiete objetivos
que se presentan en el Anexo E: “Tabla. Metas de los ODS relacionadas con las
edificaciones sostenibles”.(CONPES, 2018). A pesar de una mayor conciencia ambiental,
esfuerzos que se reflejan en la cantidad de normatividad y reglamentación a nivel nacional
e internacional, sigue prevaleciendo la necesidad de implementar estrategias integrales que
consideren el impacto ambiental, una mayor eficiencia energética, disminución de la
cantidad de residuos sólidos y una mayor conciencia en la producción industrial.
Se ha descrito en los párrafos anteriores desde el modelo de gestión de energía
implementado con base al ciclo PHVA, presentada por Deming a partir del año 1950 como
herramienta de mejora, pasando por la creación e implementación de la ISO50001 hasta
mencionar los objetivos de desarrollo sostenible (ODS) acordados en la ONU. Donde la
implementación de los diferentes programas en relación con la gestión energética ha
modificado la visión acerca del proceso completo de gestión y ahorro de energía (Deming,
W. E. (1989)).
La evolución de los sistemas de gestión de energía y la sostenibilidad de la edificación, se
relacionan a partir del monitoreo de las variables energéticas y de control, mediante la
ayuda de una gestión automatizada. condicionando acciones de consumo de energía,
previniendo el deterioro de las edificaciones, ayudándola a conservar y manteniéndola
productiva en el tiempo.
Los enfoques en el desarrollo sostenible del modelo de gestión de energía que deben ser
tomados en cuenta si se desea tener un modelo de gestión energético exitoso, son el
económico, social y ambiental. A su vez los sistemas de medición que se implementan en
una edificación están asociados al análisis de datos entregados por estos enfoques.
La palabra clave desempeño energético está asociada a todos aquellos indicadores que
orientan el proyecto al objetivo deseado, en este sentido estos indicadores serian el uso de
la energía, consumo de la energía, y la eficiencia energética; estos nos entregaran
resultados medibles acerca de la energía.
Descripción del documento
Este trabajo se plantea el siguiente objetivo general: Desarrollar una metodología integrada
orientada a los sistemas de gestión de energía, que permita la fácil implementación y que
asegure la sostenibilidad energética de las edificaciones.
Introducción y Antecedentes
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Con los siguientes Objetivos Específicos:
- Identificar las ventajas y desventajas de metodologías existentes en sistemas de
gestión de energía en la literatura, lo cual se realiza con una búsqueda documental.
- Analizar y documentar cada una de las etapas necesarias para asegurar la
sostenibilidad energética en una edificación, a través de un sistema de gestión de
energía.
- Plantear una metodología integrada de un sistema de gestión de energía en el
campo de las edificaciones, condensándola en pasos simples para su posterior
aplicación.
- Proponer un método para levantamiento de información energética con bajo
presupuesto en edificaciones.
La metodología propuesta realiza una recopilación bibliográfica e investigación documental
teórica sobre los diversos Sistemas de Gestión de Energía y enfoques, con herramientas
concernientes a estos sistemas. Luego se enuncian las etapas necesarias para asegurar la
sostenibilidad a través de premisas que permiten ser aplicadas a la metodología de gestión
de energía propuesta para lograr la sostenibilidad de la edificación, teniendo como
referencia los objetivos de desarrollo sostenible propuestos por la ONU, para luego
proponer un paso a paso fácil de implementar con énfasis en una metodología integrada.
Finalmente, se propone un método para levantamiento de información energética con bajo
presupuesto en edificaciones a partir de la medición del operador de red, el levantamiento
documental de fichas técnicas de equipos y la estimación de uso de la edificación.
Este documento está organizado de la siguiente manera: Para dar respuesta al primer
objetivo, en el capítulo 1 se presentan algunas metodologías de sistema de gestión de
energía, haciendo énfasis en sus ventajas y desventajas de cada una de ellas según la
literatura, y se presentan además algunas herramientas que pueden ser utilizadas para
facilitar la aplicabilidad de los sistemas de gestión de energía. En el capítulo 2 se presentan
las etapas necesarias para asegurar la sostenibilidad energética en una edificación. En el
capítulo 3, se presenta una metodología integrada de gestión de energía, para la
disminución del consumo eléctrico en una edificación. En el Capítulo 4, se presenta un
método para levantamiento de información energética con bajo presupuesto en
edificaciones. En el Capítulo 5 se exponen las conclusiones y recomendaciones, y
finalmente se presentan anexos que ayudan a la contextualización de este documento.
Capítulo 1
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Capítulo 1: Metodologías para un sistema de gestión de energía
En este capítulo, se exponen las generalidades de metodologías aplicables a los sistemas
de gestión de energía, presentando ventajas y desventajas en su aplicación y algunas
herramientas metodológicas que facilitan la implementación de estrategias de ahorro
energético para un mejor aprovechamiento de los recursos naturales.
1. Generalidades para las metodologías de un sistema de gestión de
energía
Los Sistemas de Gestión de la Energía (SGE) se definen como metodologías que se
centran en la mejora permanente del desempeño energético, en cualquier organización de
manera que esta sea eficiente con relación a unos indicadores definidos y tenga menores
costos. Cuando se implementa un SGE lo realmente importante son los resultados de todo
el sistema. Con base a lo anterior se puede decir que la efectividad de un SGE depende
esencialmente del compromiso y disponibilidad de los involucrados en la organización que
se encargan de la gestión y el uso de la energía así como del costo de la energía, También
es imperativo realizar los cambios y correctivos necesarios en el día a día para facilitar estas
mejoras y la reducción en los costos (CONUEE, 2014).
Una manera simplificada de definir los SGE según el grupo KAI es: “El sistema de gestión
integral de la energía es el conjunto de procedimientos y actividades estructuradas que
integra los componentes del sistema organizacional de la empresa, para alcanzar el
consumo mínimo de energía” ( Grupo de Gestión Eficiente de Energía. KAI, 2014).
Se puede observar entonces que la definición de un sistema de gestión de energía puede
variar para cada autor u organización, y esta dependerá del modelo y la metodología que
sea implementada por lo cual se citaran diferentes conceptos con el fin de generar claridad
respecto al tema.
Según Juan Carlos Campos Avella en el documento Modelo de gestión energética para el
sector productivo nacional : “un modelo de gestión de energía MGIE, está constituido por
un conjunto de procedimientos y actividades, que se integran al modelo de gestión
organizacional de la empresa”, esto con el fin de reducir al máximo los consumos y costos
de energía posible con procedimientos rentables de mejora continua en los hábitos y las
tecnologías, y de esta manera los resultados conducirán a una cultura energético ambiental
la cual se verificara con indicadores de incremento de la productividad o la competitividad
y la reducción del impacto ambiental (E.C Quispe O, R.P. Castrillon M, J. C. Campos A,
2011).
Los sistemas de medición y las políticas a nivel institucional, gubernamental y privada para
la gestión energética son los dos pilares fundamentales, que permiten desarrollar una
edificación sostenible en el tiempo debido al correcto manejo de sus recursos (electricidad,
agua, gas), los cuales generan reducción de consumo de energía eléctrica y permiten el
monitoreo en tiempo real con el fin de mejorar el entorno y el hábitat.
Capítulo 1
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Se debe conocer las incidencias en las edificaciones derivadas de la implementación y uso
de los sistemas de gestión de energía, y el cambio de hábitos de consumos de energía en
edificios.
La carencia de definir y poner en práctica políticas institucionales para tener una
metodología para la gestión de energía y la cuantificación de los consumos de demanda
internos dentro de una edificación, se refleja en la poca eficiencia en la utilización de los
recursos energéticos. Generando la necesidad de censar dichos consumos y traducirlos en
indicadores. Adicionalmente aumento en los impactos ambientales en TCO2/año y los
costos de implementar los sistemas de gestión derivan en el incumplimiento de la
legislación actual (Marvin T. Howell, 2017).
Sistemas de gestión de la energía (SGE)
Los modelos de gestión de la energía eléctrica en una edificación pueden ser definidos
como un conjunto estructurado de actividades basados en una normativa o metodología
predefinida que se implementa con el fin de administrar, supervisar y controlar diferentes
variables dentro de una edificación; tales como consumos de energía, agua, gas, etc., y los
sistemas de seguridad, a través de un software y una serie de dispositivos instalados para
tal fin (Sinha & Karcher, 2015)
La metodología estándar para la solución de problemas de gestión de los recursos aplicada
a un modelo de gestión de energía está basada en el: Planear, Hacer, Verificar, Actuar
(PHVA). Para una edificación con el fin de implementar un programa de eficiencia
energética. El cual relaciona el ciclo de control de calidad PHVA, desarrollado inicialmente
en 1920 por Walter Shewahart y años más tarde popularizado por Edwards Deming en el
año 1950. El procedimiento plantea la solución para un problema como un sistema de
mejoramiento continuo. El cual se desarrolla a partir de actividades definidas y el hilo
conductor está basado en el ciclo de mejoramiento continuo PHVA. Mas adelante se
evoluciona hacia la norma ISO-50001 dando un paso a paso de que se debe hacer.
Actualmente se evoluciona a un concepto más integral donde se plantean los objetivos de
desarrollo sostenible (ODS) y se comienzan a relacionar con los sistemas de gestión de
energía para dar soluciones más contextualizadas con el entorno.
Identificación de metodológicas y aplicaciones de sistemas de gestión de la energía (SGE).
Esta investigación muestra la identificación de algunas metodologías y aplicaciones de
sistemas de gestión de energía representativas en la literatura.
Las herramientas y metodologías de sistemas de gestión de energía que se analizan son:
- Ciclo de mejoramiento continuo, PHVA y la norma ISO-50001. Donde la normatividad expone en forma general el que se debe hacer. Entre sus etapas principales tenemos: En la fase de Planear; Requisitos Generales, Responsabilidad de la dirección, Política energética, Planificación Energética. En la fase de Hacer; Implementación y operación, Competencia, Formación y Toma de conciencia, comunicación, documentación, control, diseño, Adquisición de servicios, productos,
Capítulo 1
P á g i n a 25 | 93
equipos. En la fase de Verificar; Verificación, Seguimiento, Medición y Análisis, Requisitos legales, Auditoria Interna del SGE, No conformidades, Control de registros. En la fase de Actuar; revisión por la dirección
- El Sistema de gestión de energía según CONNUEE. Se basa en la Metodología 50001 pero hace referencia a su implementación. Que se base en 8 etapas que son: Compromiso con el sistema de gestión de la energía, Evaluar el desempeño energético, Establecer objetivos y metas, Crear planes de acción, Poner en práctica los planes de acción, Evaluar el progreso, Reconocer logros, Asegurar la mejora continua del SGE.
- La implementación y evaluación de un sistema de gestión de uso eficiente de energía en la universidad Autónoma de Occidente. Se basa en cuatro grandes etapas que son: Planeación estratégica, Diagnóstico, Implementación y operación del programa, Monitoreo y control - Acompañamiento y seguimiento.
2. Metodológicas aplicables ventajas y desventajas en un sistema de
gestión de energía.
A continuación, se presenta una descripción de las metodologías analizadas y de las
ventajas y desventajas encontradas en dicho análisis. Esta caracterización es sugerida por
el autor y lo que pretende mostrar es que, dependiendo del punto de vista del lector y el
contexto donde sea aplicada la caracterización puede variar. Sin embargo, los criterios
presentados pretender evaluar los sistemas según su posibilidad de implementación.
También se presentan las herramientas y metodologías de manera independiente
mostrando sus ventajas y desventajas al ser empleadas en un sistema de gestión de
energía en edificaciones.
Norma ISO-50001
La ISO 50001, es la norma internacional utilizada por varios países para los sistemas de
gestión de la energía (SGE), ha sido diseñada para poder ser implementada en cualquier
organización independientemente de su tamaño, sector y ubicación geográfica. La cual se
basa en el principio “medir para identificar, e identificar para mejorar”, El sistema ha sido
modelado a partir del estándar ISO 9001, de sistemas de gestión de calidad, y del estándar
ISO 14001, de sistemas de gestión ambiental.
El sistema de gestión permite a las administraciones de las organizaciones ahorrar energía,
haciendo que cualquier inversión en esta línea tenga un retorno económico. No se
especifican metas cuantitativas, sino que cada organización elige las metas que desea
cumplir, y posteriormente realiza un plan de acción para alcanzar estas metas. Con este
enfoque estructurado, una organización tiene más posibilidades de observar beneficios
financieros tangibles.
Norma ISO-50001 ventajas
Entre las ventajas que se obtienen al implantar la Norma ISO 50001 se tiene:
Capítulo 1
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- Disminución de consumos y ahorros de energía en el corto, medio y largo plazo. También se puede considerar como mayor producción con el mismo consumo energético.
- Toma de conciencia y control de la cantidad de energía consumida, al aplicar correctamente la política energética de la compañía.
- Planeación y ejecución de las medidas de ahorro energético para los procesos consumidores de energía en la organización.
- Compromiso en un consumo energético responsable y sostenible.
- Proporciona beneficios económicos, ciertamente debido al ahorro que en cuestión de consumo energético se produce desde el mismo momento de su correcta implantación.
- Especifica paso a paso el que se debe hacer, siendo genérica para cualquier tipo de organización, empresa o institución.
- Puede ser implementada en cualquier organización independientemente de su tamaño, sector y ubicación geográfica.
La organización ISO estima que la norma podría influir hasta en un 60% del consumo
mundial de energía.
Norma ISO-50001 Desventajas
Entre las desventajas que se obtienen al implantar la Norma ISO 50001 se tiene:
- Esfuerzo considerable en materia de formación, de organización y de cambio de la cultura empresarial.
- Mayor planificación en el control de los procesos para la implementación de la ISO-50001 y en la toma de decisiones.
- Inviabilidad de la implementación de la ISO-50001, si no se cuenta con los recursos humanos y materiales para realizarla.
- Al ser una norma genérica para poder ser aplicada a cualquier sector, no es claro el cómo se debe hacer o bajo cuales metodologías se debe llevar la implementación para tener éxito.
Capítulo 1
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Gráfica 1: Ciclo de mejoramiento continuo de la norma ISO 50001 Fuente: NTC-ISO 50001[ICONTEC, 2011]
Detalles de la Metodología 50001 basado en el Manual para la Implementación de un
Sistema de Gestión de la Energía (CONNUEE).
Marco lógico
La metodología del marco lógico también llamada enfoque de marco lógico (EML) es una
herramienta de análisis, desarrollada en 1969, para la planeación de proyectos orientada
mediante objetivos.
En la metodología del marco lógico se considera que la ejecución de un proyecto deriva en
una agrupación de situaciones con una relación de causas internas. Estas causas pueden
analizarse a través de objetivos específicos y objetivos globales. Las indeterminaciones de
procesos se demuestran con los factores externos (o supuestos) en cada etapa.
La metodología resume los procesos del proyecto o desarrollo en una matriz. Esta es
conocida como la Matriz del Proyecto (MP).
Capítulo 1
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Gráfica 2: Marco lógico y ciclo de vida del proyecto Fuente: Basado en el Material docente curso del ILPES sobre (Marco lógico, seguimiento y evaluación) (Plinio
Moltalbán).
El concepto de marco lógico fue desarrollado inicialmente por la USAID, agencia de
cooperación de Estados Unidos, a principios de los años 70 y posteriormente adoptado,
con algunas modificaciones, por la agencia de cooperación alemana GTZ en su método de
planificación de proyectos conocido como ZOPP.
Marco Lógico ventajas
El uso de la metodología del Marco Lógico permite una buena gestión del ciclo de vida de
los proyectos y programas y tiene las siguientes ventajas:
- Su estructura es consensuada con los actores involucrados, generando un lenguaje
común, ayudando a la comunicación y evitando malentendidos y ambigüedades.
- Resume en un solo cuadro la información más importante para la dirección del
proyecto focalizando la atención y los esfuerzos de ésta.
- Posibilita crear los escenarios dentro de los cuáles el proyecto es factible.
- Establece una base para estimar la realización del proyecto y sus efectos e
impactos.
Marco Lógico desventajas
El uso de la metodología del Marco Lógico puede tener las siguientes desventajas:
Marco Logico
Diseño
EjecuciónEvaluación
Capítulo 1
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- Su estructura está diseñada para manejo de programas y proyectos. Al no ser
específica para sistemas de gestión de energía en ocasiones puede ser compleja
para los requerimientos del SGE.
- El énfasis en objetivos medibles o cuantificables puede concentrar el esfuerzo solo
en productos físicos y dejar a un lado el análisis cualitativo.
- No reemplaza metodologías o herramientas especializadas que sirven para el
análisis de grupo en cuanto: planeación del tiempo, análisis de efecto impacto.
La metodología es utilizada actualmente por muchas agencias de cooperación
internacional. Se trata de una herramienta útil para que un grupo de trabajo involucrado en
un proyecto en este caso el sistema de gestión de energía se desarrolle en consenso.
El método para la implementación del marco lógico se tomó del documento “Formulación
de proyectos bajo la metodología Marco Lógico” (Aldunate & Córdoba, 2011).
Ciclo de mejoramiento continuo, PHVA
La principal característica del ciclo de mejoramiento continuo, PHVA, es que no tiene inicio
ni fin, ya que se basa en la mejora continua de procesos que deriven en un mejor
desempeño energético y aprovechamiento de este, ya que a medida que se cumple con un
ciclo se genera un aprendizaje basado en los errores y problemáticas solucionadas.
Los SGE se basan en un modelo de mejora continua Planear/Hacer/Verificar/Actuar
(PHVA), que ya está asimilado e implementado por las empresas alrededor del mundo para
reducir costos e incrementar su competitividad.(Cleves Osorio, 2015).
Ciclo PHVA ventajas
El uso de la metodología del ciclo PHVA tiene las siguientes ventajas (Isotools,2015):
- Alcanza mejoras en un corto plazo y resultados visibles. Se centra el esfuerzo en procedimientos puntuales.
- Posibilita suprimir procesos repetitivos.
- Aumenta la productividad y direcciona la organización a la competitividad.
Ciclo PHVA desventajas
El uso de la metodología del ciclo PHVA tiene las siguientes desventajas (Isotools,2015):
- Si concentra el mejoramiento en un área específica de la organización, se pierde la perspectiva de la interdependencia que hay entre todos los miembros de la organización.
- Requiere hacer inversiones importantes.
Capítulo 1
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- En pequeñas y medianas empresas el mejoramiento continuo puede ser un proceso muy lento.
Control de perdidas (Lean – Toyota)
Control de perdidas (Lean Manufacturin también la podemos entender como producción
ajustada o producción sin desperdicios (Womack, JP; Jones, Daniel: "Lean Thinking”) es un
modelo de gestión enfocado a la realización de flujo dentro de una industria para poder
suministrar el máximo valor para los clientes, empleando para ello el menor recurso posible,
es decir, ajustados sin desperdicios.
Lean, es un modelo de gestión desarrollado e implementado por la compañía TOYOTA para
sus plantas de fabricación de automóviles. El objetivo de Lean es crear una cultura hacia
una organizacional eficiente empleando cambios en sus plantas con el fin de aumentar la
velocidad de respuesta a través de procesos ajustados en la reducción de desperdicios,
tiempos y costos.
En la década de los años 1970, TOYOTA buscaba la forma de disminuir desperdicios en la
fabricación de automóviles en sus plantas, decide implementar el modelo de gestión de la
energía Lean y este se define como un modelo sin desperdicios (Rojas & Prias, 2014).
Esta metodología se centra en el desarrollo de una cultura que permita una organización
más eficiente, por medio de cambios en el manejo de ejecución de una industria, esto en
virtud de disminuir el tiempo de respuesta, desperdicios y costos. El concepto de Lean se
basa en indicar el valor para los clientes (eliminar desperdicios). El cliente paga por las
cosas que cree que tienen valor y no por las que creemos son valiosas. No se debe pensar
por los clientes. Las acciones que generan valor son las que el cliente está dispuesto a
pagar por ellas. Las demás son desperdicios.
Control de Perdidas Ventajas
El uso de la metodología Lean tiene las siguientes ventajas:
- Lean está dirigida a la verificación de la calidad, la cual ya no es responsabilidad de
un único departamento, sino de todos los trabajadores de la empresa, por lo que
ayuda a un aumento en la calidad de la producción.
- El trabajador pasa de ser un simple trabajador, a ser un trabajador cualificado, con
visión de todo el proceso productivo, y con capacidad para tomar decisiones, es
decir el trabajador pasa a ser más productivo y de paso la organización también.
(Crosby, 2010).
- Minimizas costos, ya que evita que se continúe procesando un producto defectuoso
pensando en no tener reprocesos con el cliente final.
Capítulo 1
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Control de Perdidas desventajas
El uso de la metodología Lean tiene las siguientes desventajas:
- Está orientada específicamente a eliminar desperdicios o perdidas en la producción manufacturera mejorando la calidad de productos o servicios, no está diseñada para el manejo de un sistema de gestión de energía.
- Al momento de implementar Lean, se puede llegar a parar un proceso
completamente haciéndolo inviable de implementar en algunas ocasiones dado que
la metodología está diseñada para procesos de manufactura.
Gráfica 3: Categorización de la literatura que relaciona Lean con gestión de la energía Fuente: (D Rodríguez. O Prias)
Herramienta diagrama de Ishikawa (Espina de pescado/causa efecto)
Fue creado por El Profesor Dr. Kaoru Ishikawa en el año 1953, es llamado “Diagrama de
Ishikawa” también conocido como: diagrama de causa y efecto o espina de pescado, debido
a la imagen visual que toma una vez finalizado y que se asemeja, a la espina de un pescado
común.
Capítulo 1
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El diagrama de causa y efecto fue desarrollado a principios de los años cuarenta (40) por
Kaoru Ishikawa como una herramienta que ayuda a la identificación, selección de los
diferentes aspectos en categorías útiles.
Muestra en forma de espina de pescado un conjunto de posibles causas que han provocado
un problema o efecto. Es una de las herramientas esenciales para la gestión de la calidad.
La forma del Diagrama de Ishikawa es intuitiva: indica un problema o efecto y luego
enumera un conjunto de posibles causas que explican dicho comportamiento.
Adicionalmente cada causa se puede desagregar con mayor detalle en subcausas. Esto
último resulta útil al tomar acciones correctivas dado que se requiere actuar con precisión
sobre el fenómeno que explica el comportamiento no deseado.
Causa-Efecto ventajas
El uso de la herramienta ISHIKAWA tiene las siguientes ventajas (Reza,2006), (Ortegón,
Pacheco & Roura, 2005):
- Los diagramas de ISHIKAWA posibilitan un análisis en profundidad, previniendo así dejar de lado las factibles causas de una necesidad.
- La herramienta de ISHIKAWA es fácil de aplicar y crea una representación gráfica donde es fácil de comprender las causas, categorías y necesidades.
- Utilizando un diagrama ISHIKAWA, llama la atención sobre la "situación en su conjunto" desde el punto de vista de las causas que pueden tener un efecto en un problema/necesidad.
- Facilita un agrupamiento claro de las causas potenciales del problema, permitiendo focalizarse directamente en el análisis de este.
- Si se compara este diagrama con otros procedimientos de análisis por lo general es menos complejo de implementar.
Causa-Efecto desventajas
El uso de la herramienta ISHIKAWA tiene las siguientes desventajas (Reza,2006),
(Ortegón, Pacheco & Roura, 2005):
- La simplicidad de ISHIKAWA puede representar tanto una ventaja como una debilidad. Debilidad, porque la simplicidad de este tipo de diagrama puede entorpecer la representación interdependiente de problemas y causas en situaciones complejas.
- Por lo general se requiere un mayor conocimiento del proceso o producto para realizar el análisis.
- Algunas causas potenciales importantes pueden dejar de contemplarse en el análisis por desconocimiento de los procesos.
- En ocasiones puede ser difícil definir subdivisiones principales.
Capítulo 1
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Herramienta Diagrama de Pareto
El diagrama de Pareto se usa para seleccionar los temas importantes o los que tienen
mayor prioridad.
El gráfico debe su nombre al economista italiano V. Pareto, quien estudió la distribución de
la renta entre la población, al igual que el economista americano M.C. Horeny, quien
expresó de manera gráfica dicha distribución. Apoyándose en ese concepto, el Dr. Juran,
ideó el Análisis de Pareto para seleccionar los problemas de calidad en los pocos vitales y
los muchos triviales, expresando que en ocasiones la mayoría de los defectos y su costo
asociado provienen de un número relativamente pequeño de causas.
El concepto de Pareto o ley del 80 / 20, dice que el 80 % de un resultado se corresponde
con el 20 % de los factores causantes del mismo, esto ayuda a dar prioridad a los factores
a intervenir en la solución de un problema. El principio de Pareto también aplica para la
demanda y los consumos energéticos de una edificación, en este caso el 20% de equipos
o áreas o Centros de Costos Energéticos (CCE), generalmente es el responsable del 80%
de los consumos o del 80% de la demanda. Aplica a edificios con acondicionamiento de
aire y bombas hidráulicas según Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía IDEA
(España).
Este principio nos permite concentrar el control energético sólo en el 20% de las áreas,
equipos o CCE realmente críticos. Esto ayuda al ahorro de recursos materiales y humanos
de control y supervisión además a detectar y corregir las causas del incremento de los
consumos energéticos, de ahí que sea una de las herramientas que se aplican inicialmente
de manera global y luego de una manera progresiva y más estratificada.
Gráfica 4: Pareto con el 20% del esfuerzo lograr el 80% de los resultados Fuente: Curso básico de herramientas estadísticas Universidad del Valle de México
Productos80%
Resultados20%
Gráfico de Baso en la Metodología Pareto
Capítulo 1
P á g i n a 34 | 93
Pareto ventajas
El uso de la herramienta de Pareto tiene las siguientes ventajas (Levine, Berenson &
Krehbiel, 2006):
- Es una herramienta que ofrece datos fáciles de interpretar, los cuales se logran a través de un proceso simple y eficiente que puede aplicarse en cualquier lugar de una organización.
- Es simple y no necesita de técnicas complejas para su representación gráfica.
- Muestra priorización y permite establecer los componentes con más relevancia dentro de un conjunto.
- Las decisiones se toman sobre datos cualitativos, y no sobre datos cuantitativos debido a que no se pueden aplicar los diferentes cálculos estadísticos como la media, la desviación estándar y otras medidas estadísticas.
Pareto desventajas
El uso de la herramienta Pareto tiene las siguientes desventajas (Levine, Berenson &
Krehbiel, 2006):
- No muestra con claridad la raíz del problema.
- La confiabilidad, consistencia y selección de los datos depende de la persona que realice el estudio
Capítulo 2
P á g i n a 35 | 93
Capítulo 2: Etapas para asegurar la sostenibilidad energética
Dentro del análisis y documentación de las etapas necesarias para asegurar la
sostenibilidad energética de un sistema de gestión de energía en una edificación, podemos
observar que el concepto ha ido evolucionando y se ha ido expandiendo, comenzando con
un enfoque de desarrollo económico de la década de los 70, evolucionando a un concepto
de sostenibilidad ambiental de los 80 pasando a una sostenibilidad financiera de los 90,
para entrar en estos últimos 20 años a la inclusión de la sostenibilidad social, la equidad y
la pobreza teniendo en cuenta los objetivos del milenio y en la actualidad con los objetivos
de desarrollo sostenible.
En Colombia se puede garantizar en parte la sostenibilidad en edificaciones a través del
cumplimiento de los objetivos 6, 7, 11 de desarrollo sostenible (Pactado en la ONU) que se
definen como:
Objetivo 6: Garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible y el saneamiento
para todos (El gobierno colombiano presenta en el CONPES 3918 un coste de 18.70
billones de pesos para lograr su implementación hasta 2030).
Objetivo 7: Garantizar el acceso a una energía asequible, segura, sostenible y moderna
para todos (El gobierno colombiano presenta en el CONPES 3918 un coste de 6.14 billones
de pesos para lograr su implementación hasta 2030).
Objetivo 11: Lograr que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos,
seguros, resilientes y sostenibles (El gobierno colombiano presenta en el CONPES 3918
un coste de 17.75 billones de pesos para lograr su implementación hasta 2030).
Para el detalle ver el Anexo E: “Tabla Metas de la ODS relacionadas con las edificaciones
sostenibles”.
Esto a través del acuerdo firmado en la ONU firmado el 25 de septiembre de 2015, donde
los países firmantes se comprometen a cumplir con dicho objetivo. En particular Colombia
se comprometió, definiendo una estrategia de implementación de los Objetivos de
Desarrollo Sostenible (ODS), a través de él estableciendo de un esquema de seguimiento,
reporte y rendición de cuentas, el plan de fortalecimiento estadístico, la estrategia de
implementación territorial y el mecanismo de interlocución con actores no gubernamentales
(ONU, 2015).
Sí, analizamos el concepto de la sostenibilidad energética desde el punto de sistemas de
gestión de energía en edificaciones tenemos: “Un amplio estudio de los modelos de gestión
de energía usados en el mundo” (Avella Campos, Caicedo Prías, Oqueña Quispe, Medina
Vidal, & Figueroa Lora, 2008) y más específicamente de los modelos de gestión de energía
plasmados en los antecedentes internacionales, muestran que estos tienen en
consideración coincidente los siguientes contenidos, para garantizar la sostenibilidad
energética y las premisas que mencionaremos posteriormente:
- Se requiere promover una cultura y educación con referencia al sistema de gestión de energía por parte de los involucrados, para mejorar el uso eficiente de los recursos energéticos.
Capítulo 2
P á g i n a 36 | 93
- Se hace evidente que la gestión de energía no va ligada únicamente con los sistemas ambientales y con las nuevas tecnologías.
Para garantizar la sostenibilidad en los modelos de sistemas de gestión de energía, estos
pueden ser analizados comparando varios aspectos entre ellos tenemos:
- Reducción del costo en consumo energético, el impacto ambiental y aumentar la sostenibilidad de los recursos a lo largo del tiempo teniendo en cuenta indicadores previamente definidos.
- Debe existir un ente líder encargado del sistema de gestión energética.
- Debe existir un grupo encargado de dirigir y realizar análisis de la implementación y puesta en marcha del modelo.
- Existe una persona encargada de organizar y controlar las actividades referentes al modelo de gestión.
- Se debe establecer un cronograma para la construcción y puesta en funcionamiento de cada tarea y metodologías para la puesta en marcha del sistema de gestión.
- Tienen en cuenta las actividades de revisión y control de los indicadores del proceso.
- Se establecen políticas, medidas, objetivos, y responsabilidades de cada involucrado en el sistema de gestión.
- Es necesario realizar un diagnóstico, sin embargo, no es clara la metodología a emplear para realizar una evaluación económica y elaborar un plan para ser ejecutado bajo el ciclo PHVA como metodología principal.
- Se hace necesario la capacitación y/o entrenamiento de recursos humanos.
- Se requiere realizar la divulgación de información acerca del uso eficiente de la energía y los sistemas de gestión de energía.
De lo anterior y teniendo en cuenta los ODS, podemos realizar un análisis de la
sostenibilidad energética en edificaciones teniendo en cuenta también los enfoques
actuales de cambios de pensamiento organizacional, la preparación de los involucrados en
sostenibilidad y sistemas de gestión, cambios en la tecnología, cambios en procedimientos
de operación y gestión de procesos y consumos con el fin de definir unas etapas necesarias
para asegurar la sostenibilidad energética que se muestran a continuación.
1. Premisas de la sostenibilidad energética
La implementación de sistemas de gestión de energía dentro de una edificación se
condensa en las siguientes etapas presentadas como premisas de la sostenibilidad
energética:
1. Búsqueda de oportunidades que brinda la legislación y el entorno: Con el fin
de realizar una viabilidad económica, social y cultural dando un entendimiento al
contexto del sistema de gestión de energía dentro de la edificación.
Capítulo 2
P á g i n a 37 | 93
2. Determinar cuándo, cómo y dónde utiliza la energía dentro de la edificación:
Entendiendo como es el consumo y que es relevante priorizar.
3. Estimación de la eficiencia en el uso de la energía en la edificación: Es la
cuantificación necesaria para valorar los proyectos asociados al sistema de gestión
de energía.
4. Proyección del uso de la edificación con bajos índices de incremento de
consumo energético: Es la planificación del consumo de energía en una línea de
tiempo, la cual permita ser viable y sostenible la edificación.
5. Precisar las metas sustentadas en reducción de costos a partir de
indicadores: Con ello se busca garantizar la sostenibilidad técnico-económica del
sistema de gestión de energía de la edificación.
6. Elaborar un presupuesto de energía para las condiciones de la edificación:
Con la finalidad de dar prioridad a los proyectos que realmente impacten de manera
técnica y económica en: aspectos tales como consumos de agua, energía a través
de métodos pasivos (Materiales en la construcción) y métodos activos
(Tecnologías).
7. Establecer y controlar las variables que afectan el consumo energético de
la edificación: Es la verificación cuantitativa de los consumos energéticos a través
de indicadores predefinidos para lograr la sustentabilidad del sistema de gestión de
energía.
8. Realizar un seguimiento efectivo para el cumplimiento de las metas en los
usos más representativos de la energía dentro de la edificación: Consiste en
revisar la ejecución de los proyectos seleccionados dentro del sistema de gestión
de energía a través de un proceso documental que sirva como soporte de una
verificación.
9. Auditar el presupuesto de energía con un apropiado seguimiento: Consiste
en verificar el presupuesto y los logros obtenidos en reducción de consumos y
costos.
10. Describir y proyectar mejoras tecnológicas activas y pasivas: Se requiere
realizar una vigilancia tecnológica con el fin de visualizar que mejoras tecnológicas
o acciones se pueden proyectar a futuro.
Estas diez premisas sintetizan las etapas en pro de la sostenibilidad a la hora de realizar una implementación de un sistema de gestión de energía en una edificación.
Capítulo 2
P á g i n a 38 | 93
Tabla 1: Etapas necesarias de la sostenibilidad para un sistema de gestión de energía en una edificación.
So
ste
nib
ilid
ad d
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tem
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e g
esti
ón
de
en
erg
ía e
n u
na e
dif
ica
ció
n
Etapas Sostenibilidad
1. Búsqueda de oportunidades que brinda la
legislación y el entorno
POT (Planes de
Ordenamiento
Territorial), ODS 11. b
2.Determinar cuándo, cómo y dónde utiliza la
energía dentro de la edificación ODS 12.7
3. Estimación de la eficiencia en el uso de la
energía en la edificación ODS 7.2, 7.3
4. Proyección del uso de la edificación con bajos
índices de incremento de consumo energético ODS 7.3
5. Precisar las metas sustentadas en reducción
de costos a partir de indicadores ODS 8.4
6. Elaborar un presupuesto de energía para las
condiciones de la edificación ODS 12.2
7. Establecer y controlar las variables que afectan
el consumo energético de la edificación ODS 12.7
8. Realizar un seguimiento efectivo para el
cumplimiento de las metas en los usos más
representativos de la energía dentro de la
edificación
ODS 13.2
9. Auditar el presupuesto de energía con un
apropiado seguimiento. ODS 12.2
10. Describir y proyectar mejoras tecnológicas ODS 7.2, 8.2 y 9
*Ver Anexo E: Tabla Metas de la ODS relacionadas con las edificaciones sostenibles
2. Finalidad de la sostenibilidad energética en la edificación
Con las etapas mencionadas anteriormente, podemos lograr finalmente esperar los siguientes resultados:
- Reducir el consumo de energía en el interior de la edificación conforme a los estándares que sean definidos.
- La eficiencia en la utilización de equipos y accesorios los cuales deben ser energéticamente eficientes, según los criterios que se definan (Iluminación, refrigeración, acondicionamiento de aire y fuerza motriz) y la implementación de mecanismos de optimización energética en sistemas de tratamiento de agua (Bombas, manejo de lodos, sistemas anaeróbicos y aeróbicos entre otros).
Capítulo 2
P á g i n a 39 | 93
- Reducción de la contaminación lumínica y aprovechamiento de la iluminación Natural para reducir los consumos de energía.(CONPES, 2018).
- Supervisión a través de la Instalación de dispositivos de medición avanzada de energía eléctrica (Medición inteligente) y uso de sistemas de automatización y control.
- Uso de fuentes no convencionales de energía (Energías renovables) reduciendo el impacto medio ambiental.
- La utilización de métodos constructivos con bajos consumos de energía (Y bajas emisiones Gases de Efecto Invernadero, CO2 y material particulado.
- Reducción de consumos energéticos (Agua, energía eléctrica, etc.) en la edificación a través de métodos pasivos con la utilización de materiales que permitan estos objetivos desde la parte arquitectónica y métodos activos a partir de volver más eficientes las tecnologías existentes o proponer cambios en las mismas.
- Reducción de consumos energéticos (Agua, energía eléctrica, etc.) en la edificación a través de campañas que impacten la población que habita la edificación.
Capítulo 3
P á g i n a 40 | 93
Capítulo 3: Metodología integrada de un sistema de gestión de energía para
edificaciones
La metodología integrada se fundamenta en la norma 50001, que responde al ¿qué? es lo
que se debe hacer y da un paso a paso, que permite que se definan los requerimientos
mínimos que deben ser abordados para la construcción de un sistema de gestión de energía
en una edificación a través de un enfoque de ejecución de proyectos. Las edificaciones
pueden ser de diferentes tipos, como edificios de propiedad horizontal, edificaciones
educativas, edificios institucionales, edificios corporativos entre otros.
1. Descripción
La metodología integrada en un Sistema de Gestión de Energía en edificaciones propone
la aplicación de diferentes criterios y enfoques a través de varias etapas logrando la
implementación de herramientas que faciliten la correcta aplicación de la metodología a
través de un enfoque de realización de proyectos, buscando asegurar la sostenibilidad
energética de la edificación.
A continuación, se presenta los pasos principales siguiendo varias etapas y teniendo en
cuenta la norma ISO-50001, el ciclo Planear-Hacer-Verificar-Actuar (PHVA
complementados con cada uno de los conceptos tratados en el capitulo1 y como es su
relación con los enfoques y herramientas propuestos. La complejidad de su aplicación
dependerá del entorno y el tipo de edificación. Dando flexibilidad en las herramientas y
métodos a utilizar dependiendo del enfoque del proyecto que se va a realizar.
La siguiente tabla y flujograma general, presenta las etapas de la metodología integrada:
Tabla 2: Etapas Metodología integrada propuesta por el autor para un sistema de gestión de energía en una edificación a través de implementación de proyectos.
Metodología integrada de un
sistema de gestión de energía
en una edificación
Etapas
1. Criterios
Planear 2. Identificación del Entorno
3. Identificación del problema(s)
4. Ponderación para priorizar necesidades
5. Presentar posibles soluciones Hacer
6. Seleccionar la mejor propuesta
7. Consecución de garantías
Actuar 8. Diseño de la Ejecución de proyectos
9. Desarrollo de proyecto.
10. Seguimiento y verificación Verificar
Capítulo 3
P á g i n a 41 | 93
Gráfica 5: Flujograma general de la metodología integrada de un sistema de gestión de energía para edificaciones.
Fuente: Elaboración propia
Capítulo 3
P á g i n a 42 | 93
A continuación, se describe paso a paso cada una de las etapas.
2. Etapa 1: Criterios
En esta primera etapa la metodología integrada para un sistema de gestión de energía en
edificaciones define los criterios mínimos que debe considerar un sistema de gestión de
energía en edificaciones. Para lo cual la metodología define los siguientes criterios:
Flexibilidad, facilidad de implementación, costos admisibles al igual que las oportunidades
que brinda la legislación y las restricciones que se tienen según el tipo de edificación. Dichos
criterios según la metodología serán considerados en la formulación de proyectos para el
uso eficiente y sostenible de la energía en edificaciones.
Flexibilidad
El proyecto de uso eficiente y sostenible de energía debe ser adaptativo en lo posible a la
demanda energética, a los cambios tecnológicos y metodológicos de control dentro de la
edificación. No solo en equipos si no en espacios físicos teniendo en cuenta su arquitectura
y la población que habita la edificación (EBC,2016). Un ejemplo de ello es el edificio
“Gestión general de Bancolombia”, el cual posee pisos falsos en casi todos los niveles
permitiendo a futuro tener una flexibilidad mayor para el cambio de todas sus instalaciones
técnicas impactando mínimamente su operación.
Facilidad de implementación
Al evaluar la implementación de proyectos de eficiencia y sostenibilidad energética en
edificaciones se debe considerar que sea viable la aplicación de lo propuesto en el sistema
de gestión de energía. Tanto en los recursos humanos, como en los recursos físicos y en
los tiempos de implementación (Sosa, Godoy, Belloni & Benítez, 2015). Entre los
indicadores que se recomiendan para medir la facilidad de implementación tenemos:
disponibilidad presupuestal, tiempo de ejecución, tasa de retorno de inversión, preparación
del personal a cargo.
Costos Admisibles
La metodología integrada propone para el sistema de gestión de energía de un edificio y
los proyectos asociados al sistema tener costos admisibles. La metodología propone
evaluar los costos desde el punto de vista de ejecución e implementación, también tener en
cuenta la tasa de retorno de inversión (TIR) de cada una de las propuestas hechas dentro
del mismo. (Villamizar, 2016).
Legislación
La metodología integrada propone estar continuamente realizando una vigilancia a la
legislación vigente, en el sitio donde se aplique un proyecto para el sistema de gestión de
Capítulo 3
P á g i n a 43 | 93
energía. Con el fin de aprovechar las oportunidades que pueda brindar la legislación y
conocer las restricciones que se tienen desde el punto de vista legal, para la formulación
de los proyectos de eficiencia y sostenibilidad energética.
Es de suma importancia estar al tanto de todos los requerimientos legales y normativos,
para así evitar problemáticas con las instituciones revisoras de dichos requerimientos y
aprovechar las oportunidades que le brindan la legislación y el entorno. Para conocer todos
estos requerimientos es indispensable que el equipo designado por el encargado del SGE,
se apoye en la documentación encontrada en la red, en las páginas oficiales de las
entidades revisoras, en colaboración con los voluntarios que deseen aportar a la evaluación
del cumplimiento de las normativas o apoyarse en asesores externos. (Ver anexo A: Tabla
de antecedentes legales y normativos).
3. Etapa 2: Identificación del Entorno
La identificación del entorno para el proyecto según las características de la edificación se
realiza a través del diagnóstico energético. El cual permite evaluar la eficiencia en el uso de
la energía en la edificación. Sin embargo, este análisis no solo debe realizarse desde el
punto de vista técnico. La metodología además considera tener en cuenta el tipo de
población que habita la edificación y su entorno socio cultural. Para ello se debe realizar
todo el levantamiento de la información no solo de consumos de equipos y/o espacios si no
también del uso y el tipo de usuario que habita la edificación (CONUEE, 2013).
Levantamiento de Información
Se recopila toda la información documental y en sitio para el proyecto de eficiencia y energía
sostenible de todos los recursos con que cuenta la edificación. Apoyado en tablas para
condensar la información de cada dispositivo consumidor de energía. Dicho levantamiento
dependerá tanto del tipo de edificación como del presupuesto asignado para esta actividad.
(CONUEE, 2013). Cuando es limitado los recursos disponibles para esta actividad, en el
capítulo 4 se presenta el “Método para levantamiento de información energética con bajo
presupuesto en edificaciones”.
Ejemplo de Tablas para levantamiento de luminarias. (Tablas similares pueden ser
utilizadas para otro tipo de equipos y dispositivos)
Capítulo 3
P á g i n a 44 | 93
Tabla 3: Tabla por luminaria instalada.
Descripción del sistema instalado
Total de lámparas – Cantidad
Carga instalada [W]
Consumo [KWh/mes]
Consumo [KWh/año]
Horas de uso promedio al
día
Lámpara fluorescente 2X75W T12,
balastro electromagnético,
base G13
Xx xx xx XX xx
Lámpara fluorescente 2X40W T12,
balastro electromagnético,
base G13
Xx xx xx XX xx
…. Xx xx xx XX xx
……..
Lámpara fluorescente
compacta 13W base
Xx xx xx XX xx
Total 3,107 65,437 19,436.5 233,238.3
Fuente: Guía para elaborar un diagnóstico energético en inmuebles, CONUEE (México)
Nota:
Sus horas de uso deben ser congruentes respecto a las propuestas de ahorro de energía.
Debe analizar estas tablas y hacer las recomendaciones y observaciones pertinentes.
Ejemplo de Tabla por tecnología de luminarias potencia y consumo.
Capítulo 3
P á g i n a 45 | 93
Tabla 4: Tabla por tipo de tecnología instalada para cada luminaria
Descripción del sistema instalado
Total de lámparas
Carga instalada [W]
Consumo [KWh/mes]
Consumo [KWh/año]
Porcentaje del total [%]
Lámparas dicroicas (Halógenos)
207 7,245 2,128 25,533 5.47
Lámpara incandescente
4 180 18 216 0.05
LED 18 63 21 246 0.05
Lámpara T5 45 630 131 1,575 0.34
Lámpara T8 2,462 49,114 14,744 176,929 37.93
Lámpara T12 80 3,948 1,126 13,510 2.90
Lámpara fluorescentes
compactas 291 4,257 1,269 15,230 3.26
Total 3,107 65,437 19,437 233,238 100
Fuente: Guía para elaborar un diagnóstico energético en inmuebles, CONUEE (México)
Estudio de los consumos de energía
La identificación del entorno debe responder también a un objetivo inicial de analizar el uso
y consumo de la energía en la edificación caracterizándola, es decir definiendo las fuentes
de energía actuales y evaluar los usos y consumos pasados y presentes.
Ejemplo: Toma de información de datos de consumo a través de la plataforma de Empresas
Públicas de Medellín (En este caso operador de RED Eléctrica)
EPM presenta una plataforma integrada, donde se pude monitorear el consumo
generalizado de dos campus principales de la Universidad Nacional de Colombia, estos son
campus Robledo y Campus Volador. Donde se puede acceder a históricos de medida y
realizar análisis externos del consumo a detalle.
Con la cual se elaboraron las siguientes tablas de consumos para el campus volador y
campus robledo de la Universidad Nacional de Colombia.
Tabla 5: Tabla de consumo anual de energía activa y costo para el Campus Volador de la Universidad Nacional de Colombia.
Periodo Energía Activa [KWh] Valor Unitario Valor Total [COP]
2012 3.444.103,26 $266,14 $914.921,004
2013 3.307.553,92 $262,68 $869.338,598
2014 3.346.203,46 $274,05 $917.581,640
2015 3.577.392,70 $298,19 $1.068.173,758
2016 3.427.683,16 $334,40 $1.145.779,331
2017 3.478.077,06 $357,92 $1.245.015,622
2018 2.338.690,20 $376,53 $880.887,680 Fuente: Plataforma de atención a usuarios Empresas Públicas de Medellín
Capítulo 3
P á g i n a 46 | 93
Tabla 6: Tabla de consumo anual de energía activa y costo para el Campus Robledo de la Universidad Nacional de Colombia.
Periodo Energía Activa [KWh] Valor Unitario Valor Total [COP]
2012 854.926,04 $266,23 $229.901,604
2013 931.909,44 $262,68 $245.134,361
2014 1.007.929,56 $274,16 $276.436,919
2015 1.045.367,40 $298,25 $312.224,251
2016 980.666,289 $334,44 $327.795,361
2017 991.894,20 $357,95 $355.086,864
2018 659.912,88 $376,56 $248.620,386 Fuente: Plataforma de atención a usuarios Empresas Públicas de Medellín
Nota: En las tablas presentadas el valor del 2018 corresponde el consumo solo hasta el
mes de agosto de ese año, para el resto de los periodos el valor es anual.
En el “Anexo C: Aplicación mejoramiento de telemetría caso de estudio Universidad
Nacional sede Medellín”, Se muestra un ejemplo de submedición interna.
Cuando no se cuenta con acceso al portal del operador se pueden tabular las cuentas de
energía en forma manual o en una tabla de una hoja de cálculo.
Con el levantamiento de dispositivos y equipos y realizando mediciones, será posible
identificar los lugares de mayor consumo y las variables a tener en cuenta, esto con el
objetivo de obtener indicadores (KPI) de dicha edificación y verificar la viabilidad de los
proyectos que se puedan gestar (CONUEE, 2013).
Gráfica 6: Gráfica sugerida para mostrar de manera visual el porcentaje de reducción estimado
Fuente: Guía para elaborar un diagnóstico energético en inmuebles, CONUEE (México)
Capítulo 3
P á g i n a 47 | 93
4. Etapa 3: Identificación del problema(s)
La metodología integrada propone para un sistema de gestión de energía ser versátil en la
identificación de los problemas relacionados en la eficiencia energética de la edificación
utilizando análisis simples como “Causa-Efecto”, o análisis más detallados apoyándose en
enfoques como el marco lógico para la identificación de los problemas y soluciones, para
cada proyecto que se plantee. Esto dependerá del tipo de edificación, del levantamiento del
entorno y de la complejidad de los problemas encontrados.
Figura 2: Diagrama ISHIKAWA/ Espina de pescado /CAUSA - EFECTO
Fuente: Diagrama de ISHIKAWA
Capítulo 3
P á g i n a 48 | 93
Figura 3: Estructura Metodología de marco lógico
Fuente: Metodología del marco lógico para la planificación, el seguimiento y la evaluación de proyectos y
programas
Estado Actual
Es necesario que en la identificación de los problemas se investigue y establezca un estado
de partida para la edificación, esto es, estar al corriente de las variables identificadas hasta
el momento, problemáticas encontradas, supuestas y definidas, para finalmente dar
propuestas de valor que puedan resolver dichos problemas. Las cuales se convierten en
los posibles proyectos a formular.
Capítulo 3
P á g i n a 49 | 93
Ejemplo: En el caso de estudio se aplicó la metodología de enfoque de marco lógico para
el sistema de iluminación en la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. A
continuación, se presenta la construcción del árbol de problemas y del árbol de objetivos.
Construcción del árbol de problemas (Sistema de Iluminación)
Gráfica 7: Marco lógico. Árbol de problemas del SGIE sistema de iluminación Fuente: Grupo GITA
Capítulo 3
P á g i n a 50 | 93
Construcción del árbol de objetivos (Sistema de Iluminación)
Gráfica 8: Marco lógico. Árbol de objetivos del SGIE sistema de iluminación Fuente: Grupo GITA
Sensibilización y capacitación en aptitudes de los involucrados en el sistema de gestión de la energía.
Dicha identificación de problemas requiere implementar programas de concienciación,
sensibilización por parte de las personas o comunidad involucrada, encaminados a la
eficiencia energética para que sean partícipes y colaboradores en tal identificación. Esto se
puede realizar a través de “el aprendizaje experiencial, quién aprende, parte de la acción
misma, observando y evaluando los efectos de ella, que finalmente, luego de la reflexión y
entendimiento de los principios generales, lo llevan a una aplicación real de lo aprendido en
nuevas situaciones” (Begoña, María).
Capítulo 3
P á g i n a 51 | 93
5. Etapa 4: Ponderación para priorizar necesidades.
En esta etapa se realiza la ponderación de las necesidades y problemas encontrados. Se
debe estar al tanto de las posibles mejoras que pueden ser realizadas en las edificaciones
ya sean nuevas, modificadas o renovadas, donde se implemente el sistema de gestión de
energía, esto con el objetivo de que dichas mejoras desencadenen un mejor manejo de los
recursos energéticos priorizando las necesidades.
Para la priorización de las necesidades o problemas encontrados podemos usar la matriz
de Eisenhower de la siguiente manera: Se realiza un listado de problemas o necesidades
dándoles una numeración y se ubican en un plano cartesiano de la siguiente manera:
colocamos en el eje Y, si es importante de resolver el problema o la necesidad y en el eje
x., si es urgente resolver el problema o la necesidad. Como se muestra en la gráfica a
continuación.
Tabla 7: Matriz de Importancia vs Urgencia.
(-)
Eje
de
im
po
rta
ncia
(+
)
(B) Planificar -Problema o necesidad,
no urgentes, pero importantes
(A) Ejecutar ya mismo
-Problema o necesidad, importantes y urgentes
(D) Desechar --Problema o necesidad,
no urgentes, no importantes
(C) Delegar -Problema o necesidad, urgentes, no importantes
(-) Eje de Urgencia (+)
Donde dependiendo de la importancia y la urgencia se define: 1. Ejecutar ya mismo, 2.
Planificar, 3. Delegar, 4. Desechar.
Ejemplo: Matriz de importancia vs urgencia para los proyectos propuestos en el Caso de
estudio “Sistema Iluminación”, Ejemplo: Proyectos Caso de estudio “Sistema Iluminación”,
Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín (Adaptado grupo GITA).
Problemas o necesidades encontradas:
1.Deterioro de luminarias y su infraestructura.
2.No se cumple en todos los espacios con el nivel de iluminación requerido.
3.No se sabe el consumo discriminado por subestación o bloque.
4. No existen procesos automatizados para el sistema de iluminación.
5. No se cuenta con tecnología actualizada en las luminarias existentes.
6. No existen protocolos y procesos para el suministro y mantenimiento del
sistema de iluminación.
7. Altos consumos de energía eléctrica debidos al sistema de iluminación.
Capítulo 3
P á g i n a 52 | 93
8. Falta de Iluminación fachadas edificios.
Tabla 8:Matriz de importancia vs urgencia, caso de estudio sistema de iluminación
6. Etapa 5: Presentar posibles soluciones
Teniendo en cuenta la ponderación de los problemas y necesidades, se procede a proponer
acciones para mejorar continuamente el desempeño energético en base a los resultados.
A partir de describir y proyectar mejoras en diferentes aspectos generando los diferentes
proyectos.
Objetivos, metas y planes de acción energéticos.
Las soluciones presentadas deben estar acordes a los objetivos y metas de desempeño
energético, las cuales obedecen a una prospectiva energética (Ver etapa 6) y estas
conducen a las actividades que se realizan dentro de los proyectos de gestión de la energía
y promueven la mejora continua. Como una de las posibles alternativas que se tienen es
que los propietarios, copropietarios y habitantes de la edificación pueden apoyar los
esfuerzos de la gestión de la energía si se logra una comunicación y promoción correcta de
los objetivos y metas.
Gráfica 9: Ahorros potenciales en energía eléctrica Fuente: Adaptación de estudio de edificios públicos, CENERGIA, 2007 (Perú)
Capítulo 3
P á g i n a 53 | 93
Obtención de servicios energéticos, productos, equipos y suministros de energía
La adecuada elección de los proveedores para servicios energéticos, productos, equipos y
suministros de energía, tendrá un alto impacto en el desempeño energético en la eficiencia
y la sostenibilidad de la edificación. Por lo que es gran importancia que se sigan las
siguientes recomendaciones:
- Establecer el uso de cada uno de los productos, equipos y servicios de energía dentro de la edificación.
- Conocer y documentar su vida útil en el caso de productos y equipos, y el tiempo de contrato con el prestador de servicios energéticos y suministros de energía. Y el uso que se dará a cada uno de estos.
- Comparar el comportamiento del desempeño energético con el SGE en el estado
actual y la proyección al aplicar la compra de los servicios energéticos de
mantenimiento o servicios adicionales, productos, equipos y suministros de energía
para la edificación.
Ejemplo: El programa de compra inteligente de la Universidad Nacional de Colombia Sede
Medellín. El cual está siendo impulsado por la División de Contratación y Gestión de Bienes
Oficina de Gestión Ambiental (OGA,2017).
El programa de compra inteligente está marcado por una serie de parámetros y
características básicas que indiquen a la sección de compras, elementos de juicios sobre
qué tipo de equipos tiene un impacto positivo en los índices de consumo energético. Como
se presenta en el siguiente diagrama:
Capítulo 3
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Gráfica 10: Diagrama de Flujo. Relación Compra Inteligente – RETIQ
Teniendo en cuenta los criterios ambientales para una compra sostenible. (OGA,2017)
Tabla 9: Criterios Ambientales Considerados por OGA
Criterios Ambientales
Vida útil
Enfoque de ciclo de vida
Sustitución de sustancias o materiales peligrosos
Reciclaje, reutilización, reaprovechamiento de los materiales
Uso eficiente y sostenible de recursos para la producción
Fuente: (Oficina de Gestión Ambiental Universidad Nacional de Colombia, 2016)
Capítulo 3
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7. Etapa 6: Seleccionar la mejor propuesta
Para seleccionar los mejores proyectos con las posibles soluciones para mejorar la
eficiencia energética de una edificación, la metodología integrada propone generar una
prospectiva energética y una ponderación de dichas propuestas.
Prospectiva Energética
La metodología integrada define la prospectiva energética de la siguiente manera: A partir
del levantamiento de datos de consumo energético y del uso de cada uno de los elementos
consumidores de energía, en los diferentes servicios que preste la edificación, entiéndase
como las actividades servicios o productos que se dan en este. Será posible tener
indicadores de consumo de energía, con el fin de determinar una línea base adecuada, con
el objetivo de establecer actividades óptimas para tener un ahorro energético ideal.
Después de establecer las actividades, se deben identificar cuáles de estas tienen mayor
impacto en el consumo energético. Se realiza la ponderación de dichas actividades o
proyectos para priorizar necesidades a resolver y poner especial esfuerzo en la resolución
y disminución de costos e impactos en cada uno de estas. En concordancia con lo anterior
se debe lograr que con el 20% del esfuerzo y presupuesto en estas actividades, se
solucione un 80% de la problemática a través de los proyectos propuestos aplicando la
herramienta de Pareto.
Gráfica 11: Diagrama de Prospectiva energética en edificaciones
(Basado en el anexo 1, guía de construcción sostenible para el ahorro de agua y energía en
edificaciones)
A. Análisis, uso y
consumo de
energía.
B. Uso
significativos de
energía.
C. Oportunidades
de mejora de
desempeño.
Uso presente y
pasado de energía.
Desempeño y
variables que lo
afectan.
- Línea de base energética.
- Indicadores de desarrollo energético.
- Objetivos
- Metas
- Planes de acción.
Entradas Salidas
Prospectivas Energéticas
Revisión Energética
Capítulo 3
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Estos posibles proyectos y soluciones los podemos caracterizar en dos tipos de medidas
es tas son:
Medidas de Eficiencia Energética Pasivas
Tienen que ver con los aspectos civiles-arquitectónicos del diseño de edificaciones en su
forma y materialidad. Estas características determinan la manera, forma y detalles del
cerramiento del edificio que tienen relación directa con su eficiencia energética.
(Minvivienda,2015)
Ejemplo de posibles soluciones Sombreamiento - Horizontal (Medidas Pasivas)
En los climas tropicales donde la ganancia de calor en el edificio se vuelve una desventaja,
las ventanas con sombra ayudan a reducir la ganancia de calor hacia el edificio. Los
dispositivos de sombra horizontal (también llamados aleros) son usados arriba de los vanos
de las ventanas protegiendo así a las ventanas de la radiación solar directa. Estos son
usados en superficies de paredes donde la radiación solar incidente viene en un ángulo alto
(Minvivienda,2015).
Figura 4: Medida pasiva en edificaciones esquema de funcionamiento. Fuente: http://inarqadia.jstarquitectura.es/?tag=arquitectura-bioclimatica.
Medidas de Eficiencia Energética Activa
Tratan de las tecnologías y equipos que están instalados o se prevea su instalación futura
en el edificio, con relación al manejo de aguas, residuos, acondicionamiento del aire,
iluminación y potencia eléctrica, etc. (Minvivienda,2015).
La prospectiva es de especialidad utilidad, para la identificación y ponderación de las
problemáticas; las razones que desencadenan dichas problemáticas, del mismo modo para
identificar las actividades a realizar en un futuro para contrarrestar o mitigar el impacto de
los problemas o necesidades encontrados y con esto darle una solución planificada.
(Minvivienda,2015)
Capítulo 3
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Ejemplo: Proyecto Variadores de Frecuencia (Medidas Activas)
Un variador de velocidad (VSD por sus siglas en inglés) es un aparato electrónico que
controla la velocidad rotacional de una pieza de un equipo impulsado por un motor. El
control de velocidad se obtiene al ajustar la frecuencia del voltaje aplicado al motor. Este
enfoque normalmente ahorra energía para aplicaciones de carga variable
(Minvivienda,2015).
Variadores de velocidad para torres de enfriamiento: Tener variadores de velocidad para
ventiladores de torres de enfriamiento ayuda a reducir el consumo de energía con cargas
variables y condiciones ambientales moderadas. Simulaciones de energía muestran que
equipos con variadores de velocidad pueden reducir entre 1% y 5% del total de la energía.
Figura 5: Variador de Frecuencia-Velocidad (Medida Activa). Fuente: https://elblogdelinstalador.com/wp-content/uploads/2012/02/V2_Texto.pdf
Selección de la mejor propuesta (Proyecto)
La selección de las mejores propuestas requiere de un presupuesto, que deberá ser tenido
en cuenta en el presupuesto general de energía de la edificación. Si bien muchas de las
propuestas pueden tener actividades de alto impacto, se debe lograr la priorización de las
soluciones en la propuesta seleccionada, teniendo en cuenta todas las actividades. Con el
objetivo de que la solución planteada se pueda implementar correctamente y logre su
objetivo principal, el cual es mejorar la eficiencia energética en la edificación.
Capítulo 3
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Propuesta Análisis de Costos (Proyectos)
Para el analisis de costos se toman en cuenta los siguientes pasos: Planificación Previa
que consiste en la defición de los pasos a seguir para la evaluación integral de los costos
del proyecto, luego se continua con la valoración de cantidades y costos estos se obtienen
del levantamiento de información según los criterios previamente definidos para cada
proyecto. Continuamos con el modelo financiero y herramientas costo-benefició y TIR
donde se aplican al proyecto con el fin de tener los valores presupuestales.Se termina con
la disponibilidad técnica y facilidad de soporte e implementación, esto se realiza por medio
de una verificación.(Minvivienda,2015).
Gráfica 12: Esquema de análisis de costos para proyectos Adaptado: Anexo 1 Guía de construcción sostenible para el ahorro de agua y energía en
edificaciones 2015
Ponderación de las propuestas (Proyectos)
En este punto se puede implementar la priorización a través de la herramienta de plano
cartesiano para la ponderación de la mejor propuesta. Colocando en el eje Y, si es factible
la implementación con un valor alto o baja y en el eje x., si el impacto es bajo o alto.
Capítulo 3
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Se crea un listado de los proyectos, dándole un número a cada uno y así lograr caracterizar
los proyectos de más fácil implementación y mayor impacto.
Tabla 10: Matriz de Facilidad de Implementación vs Impacto
(-)
Eje
de
Fa
ctib
ilid
ad
de
im
ple
men
tació
n (
+)
(B) Planificar -Proyecto (Soluciones),
no urgentes, pero importantes
(A) Ejecutar ya mismo
-Proyecto (Soluciones),
importantes y urgentes
(D) Desechar -Proyecto (Soluciones),
no urgentes, no importantes
(C) Delegar -Proyecto (Soluciones),
urgentes, no importantes
(-) Eje de Impacto (+)
(Basado en la Matriz de Eisenhower)
Donde dependiendo de la Facilidad de implementación y el impacto se define: 1. Ejecutar
ya mismo, 2. Planificar, 3. Delegar, 4. Desechar.
Ejemplo: Matriz de Facilidad de Implementación vs Impacto para los proyectos propuestos
en el Caso de estudio “Sistema Iluminación”, Ejemplo: Proyectos Caso de estudio “Sistema
Iluminación”, Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín (Adaptado grupo GITA).
Proyectos propuestos:
1.Revisión de Instalaciones
2.Estudio Lumínico.
3.Submedición de energía eléctrica.
4. Automatización de procesos del sistema de iluminación.
5. Mejoramiento de Sistemas en iluminación.
6. Elaboración y revisión de protocolos y procesos.
7.Reducción de Consumos de energía eléctrica debidos al sistema de iluminación
8. Iluminación Fachadas edificios.
Capítulo 3
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Tabla 11: Matriz de Facilidad de Implementación vs Impacto, caso de estudio sistema de iluminación
8. Etapa 7: Consecución de garantías y recursos
La consecución de garantías y recursos para la metodología integrada consiste en tener el
aval y el presupuesto para los proyectos a implementar por parte de los propietarios,
copropietarios, inversores o dueños de la edificación comprometidos con políticas entorno
al mejoramiento del uso energético en la edificación, dichas políticas generan compromisos
de apoyo al sistema de gestión en pro de la reducción de los consumos y uso eficiente del
recurso energético.
Los proyectos deben ir encaminados hacia las políticas y estas deben estar centradas
principalmente en los siguientes aspectos para tener un correcto impacto:
- Compromiso en materia de mejora continua del rendimiento energético a nivel de la Edificación.
- Compromiso sobre la disponibilidad de la información y de los recursos necesarios para alcanzar los objetivos. (Asignación de presupuestos)
- Compromiso por parte de los diferentes entes de la comunidad de respetar los requisitos y disposiciones con referencia al tema energético.
Estas políticas deberán ser implementadas con la colaboración de las personas implicadas
en la propuesta de mejoramiento.
9. Etapa 8: Planeamiento de la Ejecución de proyectos
Con la selección de las mejor(es) propuesta(s) y la viabilidad de ejecución, se realiza el
listado priorizando de las actividades planteadas teniendo en cuenta: costos, impactos,
tiempos de ejecución, presupuesto y se procede a tener ya los proyectos detallados para la
consecución de garantías y recursos.
Capítulo 3
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10. Etapa 9: Desarrollo de proyecto
En esta etapa se describe en detalle el cómo se realiza o ejecutan los planes de acción
definidos. Quienes son los responsables, se debe tener claramente definidos los alcances
de las propuestas en recursos (Presupuesto), en tiempo (Cronograma). Y tener claras las
restricciones que se tienen a la hora del desarrollo del proyecto y sus planes de acción.
Para esto debemos tener en cuenta la gestión documental del mismo.
Gestión Documental
La gestión documental debe asegurar el registro del cumplimiento de los objetivos. Por lo
cual todas las medidas y actividades realizadas deben ser documentadas, registradas,
revisadas por parte del equipo designado para finalmente ser archivadas para consulta en
cualquier momento posterior que sea requerido.
11. Etapa 10: Seguimiento y verificación
Este seguimiento del proyecto del sistema de gestión de energía se centra en la
verificación mediante herramientas preestablecidas (Auditorias, revisión de indicadores,
revisión documental, etc.). Haciendo seguimiento efectivo en el cumplimiento de las
actividades del proyecto propuesto y el chequeo del cumplimiento de las metas trazadas en
los usos más representativos de la energía dentro de la edificación. Durante la verificación
se debe auditar el presupuesto de energía con un apropiado seguimiento.
Comprobación
Esta comprobación o seguimiento y verificación implica, medir y cuantificar las
actividades, logros y procesos con base a las políticas, objetivos y características claves
del proyecto propuesto reportando los resultados obtenidos en unos tiempos determinados.
Se debe realizar una serie de inspección a los resultados obtenidos en el periodo de tiempo
que se determinó anteriormente, con el fin de conocer las fortalezas y debilidades de las
acciones realizadas dentro del desarrollo del proyecto propuesto. Posteriormente se debe
documentar nuevamente esta información, la cual consta de procedimientos previos,
registros energéticos responsabilidades, cada una de estas será comparada con la
información previa para tomar decisiones acertadas que impulsen aún más el éxito del
sistema de gestión de energía.
Análisis de resultados
La comprobación y verificación requiere de un análisis de resultados, a continuación,
se describen las generalidades de dicho análisis que se deben tener presentes:
- Informes de las auditorías internas y de revisiones anteriores.
- La información referente a incidencias y/o reclamaciones y funcionamiento de los procesos.
Capítulo 3
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- La información relativa a acciones correctivas y preventivas.
- La evolución de los indicadores u objetivos energéticos.
- Las comunicaciones de las partes interesadas externas.
- Actualizaciones en requisitos legales y normativos. Resultado de las evaluaciones de cumplimiento Legal.
Estos son los diez pasos que se proponen mediante la metodología integrada con el fin de
mantener un mejoramiento continuo a través de proyectos para el uso eficiente y sostenible
de la energía. A los cuales se les garantiza su planeación, implementación y evaluación.
Capítulo 3
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Gráfica 13: Flujograma Detallado de la metodología integrada de un sistema de gestión de energía para edificaciones.
Capítulo 4
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Capítulo 4: Método para levantamiento de información energética con bajo
presupuesto en edificaciones.
Este método propuesto ayuda a mitigar el impacto económico en esta fase de análisis de
un sistema de gestión de energía. En seguida se presenta la metodología desarrollada para
el levantamiento de información en edificaciones a partir de un bajo presupuesto y contando
con la medición proporcionada por el operador del servicio.
1. Generalidad para el levantamiento de información
Con el fin de realizar el levantamiento de información para el modelo de gestión de energía
se propone una metodología de bajo presupuesto en edificaciones que pueda ser aplicada
a una edificación que cuente con por lo menos una medición por parte del operador del
servicio.
Dentro de la investigación se desarrolló una metodología para realizar el levantamiento de
la información energética con bajo presupuesto y se aplicó a varias edificaciones de la
Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. Para el caso de estudio se aplicó el
método para el sistema de iluminación teniendo en cuenta que solo se cuenta con una
medición centralizada por parte del operador de red en el campus volador y que se requiere
determinar como una primera aproximación sin tener una submedición de las cargas de
forma discriminada dentro del campus.
2. Método para levantamiento de información energética con bajo
presupuesto en edificaciones.
El método de levantamiento de información se utiliza cuando solo se cuenta con una única
medición por parte del operador del servicio que se esté analizando para una edificación y
con recurso humano para la toma de datos de especificaciones técnicas de equipos y su
posterior análisis. A continuación, presentamos los pasos a seguir.
Primer paso (Registro y Tabulación de medición)
Tabular los registros de consumos de la medición suministrada por el operador del servicio,
en unos tiempos determinados (Para este ejercicio se utilizó los valores de consumo
mensuales KW - h).
Los datos representativos de la cuenta del servicio deben cumplir con un ciclo completo de
utilización de la edificación, entiéndase como ciclo completo el contener periodos de tiempo
de mayor consumo y menor consumo durante el uso del edificio durante un periodo cíclico
o de repetición de condiciones de uso. Este ciclo dependerá del tipo de edificación las
cuales pueden ser residencial, comercial, mixta, institucional o industrial. Para el caso de
estudio se consideró en edificaciones institucionales por un periodo de un año (1). Donde
las variables consideradas se presentan en la tabla siguiente.
Capítulo 4
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Tabla 12: Datos Factura operador del servicio
Mes Consumo
kW Precio kW-H
1 2
3
* Los meses estimados de muestre deben representar el ciclo de uso de la edificación.
** Para el caso de un edificio institucional se tomó de un año (1), Teniendo en cuenta los
periodos de mayor y menor actividad.
Segundo paso (Levantamiento físico de equipos)
Realizar un levantamiento de los equipos asociados al servicio prestado en la edificación.
Esto se realiza haciendo el levantamiento espacial (Ubicación y conteo) y se característica
con los datos de placa y fichas técnicas de cada equipo. Estableciendo el consumo de estos
en las unidades que mide el operador del servicio, teniendo en cuenta las pérdidas que se
puedan obtener. Este procedimiento se realiza a todos los espacios arquitectónicos del
estudio.
Tabla 13: Tabla levantamiento de equipos
Ítem Descripción Datos de
Fabricante o placa del equipo
Cantidad Consumo
[KW] Ubicación
Tercer paso (Caracterización de espacios arquitectónicos)
Se realiza una caracterización de los espacios arquitectónicos desde el punto de vista
funcional. Esto quiere decir se identifica el tipo de espacio según su uso (vivienda, oficina,
laboratorio, áreas comunes, etc.).
Tabla 14: Ejemplo Caracterización Espacios Arquitectónicos
Tipo Área Descripción Ubicación
Aula
Oficina Laboratorio
Baños
Capítulo 4
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Cuarto paso (Determinación del tiempo de uso de los espacios)
Con los espacios caracterizados se estima el tiempo de consumo en horas día por semana
en un espacio o tipo de área. Este tiempo ira asociado a la caracterización del espacio
arquitectónico y su uso previsto según su funcionalidad y el ciclo de uso de la edificación.
Tabla 15: Ejemplo Determinación del tiempo de uso de los espacios
Espacio (Aula)
L M W J V S D PROMEDIA
101 2 10 10 10 10 0 0 6
102 0 14 8 14 8 0 0 6.28571429
103 0 10 12 10 12 0 0 6.28571429
104 0 12 10 14 10 4 0 7.14285714
201 0 14 12 14 12 0 0 7.42857143
202 0 14 12 14 12 0 0 7.42857143
203 0 14 12 14 12 0 0 7.42857143
204 8 14 6 6 6 0 0 5.71428571
Estudio 10 10 10 10 10 0 0 7.14285714
TOTAL 2.22 12.44 10.2 11.8 10.22 0.444 0 6.76190476
*Esta estimación puede tener desviación por cambios en los horarios que realmente se
generó la demanda del servicio por su uso.
Quinto paso (Construcción de escenarios)
Se construyen unos escenarios de utilización de cada uno de los espacios para determinar
el tiempo en que los equipos estén generando un consumo ya sea de energía eléctrica,
agua, gas, etc. Y se tabula ese tiempo teniendo en cuenta el consumo de cada equipo
según datos de placa o fabricante. (Estos escenarios se pueden construir en hojas de
cálculos donde se puede hacer el tiempo de uso variable)
Dentro de esta generación de escenarios se construyen a partir de los equipos propuestos,
el ciclo de uso, los consumos y la tarifa del servicio.
Tabla 16: Construcción de Escenarios
Escenario Nº
Consumo [KW]
Costo $ Consumo Total
Equipo 1 [KW]
Equipo 2 [KW]
horas/ día
días/ mes
meses/ año
1
2
3
4
5
6
Capítulo 4
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Sexto paso (Construcción de graficas e histogramas)
Se construyen graficas de la información tabulada tanto del operador de red como de los
escenarios propuestos donde se evidencia el consumo total medido y el consumo estimado
por datos de placa y escenarios de uso de los espacios.
Como resultado de esta metodología se presenta una primera aproximación al estado real
de consumo energético teniendo una aproximación al consumo discriminado por espacios
o por edificaciones.
A continuación, se presenta en la figura siguiente los pasos del método para el
levantamiento de información energética con bajo presupuesto en edificaciones.
Figura 6: Método para levantamiento de información energética con bajo presupuesto en edificaciones
Elaboración propia
Primer paso
(Registro Operador y
Tabulación de medición)
Segundopaso
(Levantamiento físico deequipos,consumospor fichastecnicas)
Tercer paso
(Caracterizaciónde espaciosarquitectónicossegun el uso )
Cuarto paso
(Determinaciónestimada deltiempo de usode los espaciosyacaracterizados)
Quinto paso
(Construcción deescenarios, conayuda de unahoja de calculodonde se puedevariar el tiempode uso)
Sexto paso
(Construccióndehistogramas ygraficos paraestimar losmayoresconsumos porespacio).
Capítulo 4
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3. Caso de estudio Edificaciones campo universitario
Se validó con un caso de estudio el método para levantamiento de información energética
con bajo presupuesto en edificaciones aplicándola a un grupo de edificaciones dentro de
un campo universitario (Universidad Nacional de Colombia sede Medellín), se obtuvo una
primera aproximación al estado real de consumo de energía eléctrica en diferentes
edificaciones.
Dando como resultado que el mayor consumo para las diferentes edificaciones es la carga
asociada al sistema de iluminación a modo de ejemplo se muestran las gráficas de consumo
en el campus confirmando la tesis propuesta inicialmente.
(Primer Paso) Registro del operador y Tabulación de la Medición.
En las siguientes tablas se presenta los registros del operador y su respectiva tabulación
para los campus del volador y minas.
Tabla 17: Consumos Campus Volador
Periodo Energía Activa [KW/h]
Valor Unitario Valor Total
2012 3.440.103,26 $266,14 $914.921.003,77
2013 3.307.553,92 $262,68 $869.338.598,42
2014 3.346.203,46 $274,05 $917.581.640,25 2015 3.577.392,70 $298,19 $1.068.173.758,44
2016 3.427.683,16 $334,40 $1.145.779.331,18
2017 3.478.077,06 $357,92 $1.245.015.621,88
2018 2.338.690,20 $376,53 $880.887.680,25
Tabla 18: Consumos Campus Robledo
Periodo Energía Activa [KW/h]
Valor Unitario Valor Total
2012 864.926,04 $266,23 $229.901.603,70
2013 931.909,44 $262,68 $245.134.360,72 2014 1.007.929,56 $274,16 $276.436.919,25
2015 1.045.367,40 $298,25 $312.224.251,23
2016 980.666,28 $334,44 $327.795.360,64
2017 991.894,20 $357,95 $355.086.863,90 2018 659.912,88 $376,56 $248.602.385,52
(Segundo Paso) Levantamiento Físico de Equipos.
Este levantamiento se realiza mediante las fichas técnicas de los equipos. A continuación,
se presenta una tabla de caracterización para el sistema de iluminación utilizada en el caso
de estudio.
Capítulo 4
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Tabla 19: Tabla típica de caracterización de los equipos (Iluminación)
Marca Tipo W LM T° Color Casquillo Horas Mercurio
Silvanya Ahorrador en U 15 800 6500 E27 8000 4.5
Silvanya Espiral compacto 15 800 6500 E27 8000 4.5
Silvanya Espiral compacto 15 750 6500 E27 12000 4.5
Silvanya Espiral compacto 15 900 6500 E27 8000 4.5
Silvanya Ahorrador en U 20 1160 6500 E27 8000 4.5
Silvanya Espiral compacto 20 1151 6500 E27 8000 4.5
Silvanya Espiral compacto 20 1100 6500 E27 12000 4.5
Silvanya Globo fluorescente 20 880 6500 E27 8000 4.5
Silvanya Espiral compacto 25 1520 6500 E27 8000 4.5
Silvanya Espiral compacto 30 1710 6500 E27 6000 4.5
Silvanya Ahorrador en U 45 2565 6500 E27 8000 4.5
Silvanya Ahorrador en U 65 4225 6500 E27 8000 4.5
Silvanya Espiral compacto 65 3120 6500 E27 8000 4.5
Silvanya Ahorrador en U 85 5525 6500 E27 8000 4.5
Silvanya Ahorrador en U 100 6500 6500 E27 8000 4.5
Silvanya Ahorrador en U 125 8125 6500 E27 8000 4.5
Philips Tubo T5 54 4620 6500 G13 20000 4.5
Philips Tubo T5 28 2900 6500 G13 20000 4.5
Philips Tubo T5 21 2100 6500 G13 20000 4.5
Philips Tubo T8 32 2710 6500 G13 30000 4.5
Philips Tubo T8 17 1310 6500 G13 30000 4.5
Philips Tubo T12 39 2730 6500 G13 10000 4.5
Philips Tubo T12 75 5344 6500 G13 10000 4.5
Philips Sodio alta presión 50 4700 2000 E27 38000 12
Philips Sodio alta presión 70 7300 2000 E27 40000 12
Philips Sodio alta presión 100 10700 2000 E40 40000 16
Philips Sodio alta presión 150 18000 2000 E40 45000 20.4
Philips Sodio alta presión 250 33300 2000 E40 45000 15
Philips Sodio alta presión 400 57000 2000 E40 45000 20
Philips Sodio alta presión 600 90000 2000 E40 45000 24
Xtrasun Sodio alta presión 1000 105000 2000 E40 35000 24
(Tercer y cuarto Paso) Caracterización del espacio físico según el uso y el tiempo de utilización
Se identifica el tipo de espacio según su uso y las horas que realmente los equipos están
consumiendo energía. Las tablas siguientes muestran un ejemplo de la discriminación de
espacios con la estimación de horas de utilización teniendo en cuenta horarios de atención
y programación académica, tomados para el caso de estudio.
Capítulo 4
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Tabla 20: Tablas de caracterización de espacios y tiempos de consumo estimados de los equipos (Iluminación)
Aulas
L M W J V S D Media
210 4 12 4 10 4 2 0 5,14285714
202 0 2 0 0 0 0 0 0,28571429
203 4 12 4 10 4 2 0 5,14285714
102 8 10 8 12 10 0 0 6,85714286
201 0 0 2 2 2 0 0 0,85714286
124 10 6 6 10 8 4 0 6,28571429
112 0 0 4 4 0 0 0 1,14285714
125 6 6 8 6 6 0 0 4,57142857
Total 4 6 4.5 6.8 4.3 1 0 3.78571429
Oficinas
L M W J V S D Media
101-9 14 14 14 14 14 14 14 11,1428571
101-02 8 8 8 8 8 8 8 5,71428571
101-03 8 8 8 8 8 8 8 5,71428571
101-04 8 8 8 8 8 8 8 5,71428571
101-05 8 8 8 8 8 8 8 5,71428571
101-06 8 8 8 8 8 8 8 5,71428571
117-16 8 8 8 8 8 8 8 5,71428571
Total 6,48979592
Laboratorios
L M W J V S D Media
210 12 12 12 12 12 8 0 9,71428571
202 12 12 12 12 12 8 0 9,71428571
203 12 12 12 12 12 8 0 9,71428571
102 12 12 12 12 12 8 0 9,71428571
Total 9,71428571
Baños
L M W J V S D Media
Hombre P1
4 12 4 10 4 2 0 5,1428571
Mujeres P1
0 2 0 0 0 0 0 0,2857143
Hombre P2
4 12 4 10 4 2 0 5,1428571
Mujeres P2
8 10 8 120 10 0 0 6,8571429
Total 4,3571428
Capítulo 4
P á g i n a 71 | 93
(Quinto Paso) Generación de Escenarios.
A continuación, se presenta un ejemplo de la generación de escenarios al cambiar el tipo
de tecnología convencional por led en iluminación. Donde se establece un valor promedio
de utilización de las luminarias por bloque. En la siguiente tabla se presenta el consumo
actual en vatios y en costo en pesos tomando como referencia el valor del kW-h del
operador de red para un bloque especifico.
Tabla 21: Tablas de generación de escenarios (Iluminación)
Escenario Nº
Consumo Actual
[W]
Consumo Actual COP
Consumo LED [KW]
Consumo LED COP
1 26.68 $382,234.06 15.124 $216,675.71
2 26.68 $377,285.49 15.124 $213,870.53
3 26.68 $377,285.49 15.124 $213,870.53
4 26.68 $377,285.49 15.124 $213,870.53
5 26.68 $377,285.49 15.124 $213,870.53
6 26.68 $377,285.49 15.124 $213,870.53
7 26.68 $377,285.49 15.124 $213,870.53
8 26.68 $372,419.81 15.124 $211,112.34
9 26.68 $377,285.49 15.124 $213,870.53
10 26.68 $372,419.81 15.124 $211,112.34
11 26.68 $372,419.81 15.124 $211,112.34
12 26.68 $372,419.81 15.124 $211,112.34
Cada escenario corresponde a un número de horas promedio de utilización de los equipos
de iluminación en un bloque especifico, como se presenta en la tabla siguiente, teniendo
en cuenta unos tiempos establecidos.
Escenario Nº
Ahorro [KW] Horas/día Días/mes Meses/Año Años
1 11.556 6.3 30 11 14.4
2 11.556 6.3 30 11.5 13.8
3 11.556 6.5 30 11 14.0
4 11.556 6.5 30 11.5 13.4
5 11.556 6.7 30 11 13.7
6 11.556 6.7 30 11.2 13.4
7 11.556 6.7 30 11.4 13.2
8 11.556 6.7 30 11.6 12.9
9 11.556 6.9 30 11 13.2
10 11.556 6.9 30 11.5 12.6
11 11.556 7.1 30 11 12.8
12 11.556 7.1 30 11.5 12.2
Capítulo 4
P á g i n a 72 | 93
Esta tabla presenta los costos teniendo en cuenta los valores de utilización en tiempo de
la tabla anterior.
Escenario Nº Precio[KWh] Ahorro COP Ahorro COP
1 477,55 $165.558.353 $5.256.000
2 471,37 $163.414.961 $5.256.000
3 471,37 $163.414.961 $5.256.000
4 471,37 $163.414.961 $5.256.000
5 471,37 $163.414.961 $5.256.000
6 471,37 $163.414.961 $5.256.000
7 471,37 $163.414.961 $5.256.000
8 465,29 $161.307.473 $5.256.000
9 471,37 $163.414.961 $5.256.000
10 465,29 $161.307.473 $5.256.000
11 465,29 $161.307.473 $5.256.000
12 465,29 $161.307.473 $5.256.000
La siguiente tabla presenta el costo de inversión y el retorno de inversión para un bloque.
Inversión
Escenario Nº Precio TEC LED Utilidades en Vida Útil Utilidades en seis (6) años
Tasa de retorno [Años]
1 $26.580.000 $144.234.353 $68.839.163 2.7
2 $26.580.000 $142.090.961 $71.036.484 2.6
3 $26.580.000 $142.090.961 $70.105.018 2.6
4 $26.580.000 $142.090.961 $73.291.610 2.5
5 $26.580.000 $142.090.961 $71.808.494 2.6
6 $26.580.000 $142.090.961 $73.114.103 2.5
7 $26.580.000 $142.090.961 $74.419.712 2.5
8 $26.580.000 $139.983.473 $74.448.726 2.5
9 $26.580.000 $142.090.961 $74.719.173 2.5
10 $26.580.000 $139.983.473 $76.798.488 2.4
11 $26.580.000 $139.983.473 $75.588.682 2.4
12 $26.580.000 $139.983.473 $79.024.531 2.3
(Sexto paso) Resultados (Construcción de gráficos)
En la gráfica se presenta el resultado del levantamiento ya para todo el campus, el cual
indica que el 53.1% de consumo de energía eléctrica en el campo universitario se debe a
la carga asociada a la iluminación y un 46.9% en otras cargas. Teniendo como base la
factura proporcionada por el operador del servicio, y la estimación del consumo de
iluminación a partir de los datos proporcionados por el fabricante y el periodo estimado de
uso. Utilizando el método de levantamiento de bajo presupuesto.
Capítulo 4
P á g i n a 73 | 93
Gráfica 14: Porcentaje de consumo mensual campus universitario Fuente: Plan estratégico ordenamiento iluminación
En la gráfica siguiente se presenta el porcentaje de consumo de energía eléctrica en
iluminación en kW-h mes teniendo como base la estimación del consumo de iluminación a
partir de los datos proporcionados por el fabricante y el periodo estimado de uso. Para
validar el valor estimado este no debe superar el valor total facturado por el operador del
servicio.
Consumo de otros
mensuales ;
46,9%
Consumo de
iluminación
mensual; 53,1%
Capítulo 4
P á g i n a 74 | 93
Gráfica 15: Detalle de Consumos de energía por edificio para el sistema de iluminación en un campo universitario.
Fuente: Plan estratégico ordenamiento iluminación
Capítulo 5
P á g i n a 75 | 93
Capítulo 5: Resultados, Conclusiones y recomendaciones
Generalidades
La compilación y consideración de la información para la definición de objetivos, desarrollo
e integración de metodologías y herramientas y compilación como base para la formulación
de la Metodología integrada de un sistema de gestión de energía para edificaciones, se
tomó a nivel nacional desde el 2001 hasta el 2018. Y a nivel internacional desde 1970 hasta
2018. En este periodo se adelantaron por parte del gobierno y entes particulares tanto
nacionales como internacionales numerosos estudios sobre programas y proyectos,
análisis de las condiciones regulatorias del mercado eléctrico nacional e internacional, que
aportan elementos claves para el mejoramiento de la metodología propuesta. Así mismo se
generan decretos y resoluciones que promueven el uso eficiente de la energía y se definen
estrategias priorizando programas y proyectos donde se muestra una evolución continua
en el concepto de eficiencia energética.
A partir de la investigación documental, podemos inferir que las decisiones
gubernamentales reglamentarias y normativas actuales no son parámetros de
sostenibilidad integral. Por lo tanto, no proporcionan todos los mecanismos para enfrentar
los desafíos en materia ambiental que se requieren, son solo parte de una evolución que
se debe realizar en este sentido.
La metodología integrada permite construir un programa de eficiencia energética para
edificaciones, a partir de proyectos. Es una herramienta de alto impacto e importancia que
posibilita asegurar la provisión energética y permite el uso de las fuentes energéticas no
convencionales a través de los diferentes proyectos que se pueden desarrollar bajo la
metodología.
La implementación de un sistema de gestión de energía. Aparentemente es más fácil de
implementar cuando ya existen otros sistemas como la ISO 9001, OHSAS 18001, ISO
14001, etc. aprobados en una organización Por los elementos en común que pueden tener
estos otros sistemas. Sin embargo, la metodología integrada propone a través de la
prospectiva energética y su paso a paso. Lograr la fácil implementación con su énfasis en
proyectos a pesar de no tener otros sistemas de gestión implementados.
A continuación, se presentan los resultados, conclusiones y recomendaciones de esta
investigación propuestas por el autor.
1. Resultados
Se obtuvo como resultado de este trabajo:
A. Descripción de las etapas necesarias de la sostenibilidad para un sistema de gestión
de energía en una edificación, dentro del marco de los objetivos de desarrollo sostenible
que se pueden aplicar a los planes de desarrollo territorial.
Capítulo 5
P á g i n a 76 | 93
B. La metodología integrada de un sistema de gestión de energía para edificaciones
de fácil implementación, mediante el seguimiento de un flujograma presentado y explicado
en este documento.
C. El método para levantamiento de información energética con bajo presupuesto en
edificaciones.
2. Conclusiones
- La integración en una metodología con enfoques y herramientas permiten mejorar la implementación de los sistemas de gestión de energía, adicionalmente se logra una compatibilidad debido a que tanto la metodología, enfoque y herramientas se pueden orientar a la disminución del consumo energético a través de proyectos que se desarrollan paso a paso, aplicable a cualquier edificación.
- Las diferentes metodologías y herramientas mencionadas forman parte de una integración para el sistema de gestión de energía propuesto en un enfoque cíclico de mejora continua a través de proyectos. Dando gran ventaja al sistema normalmente utilizado que solo resuelve el que hacer en tanto la integración adicionalmente propone cómo hacerlo a través de un flujograma de fácil comprensión y aplicación, mejorando la tasa de éxito que se espera obtener.
- La metodología integrada de un sistema de gestión de energía tiene como ventaja su aporte a la información acerca del desempeño, para proponer alternativas de repotenciación de equipos, cambio de tecnología y su viabilidad económica y operativa dentro de una edificación, es decir, puede arrojar datos que permitan considerar la puesta en marcha o no de un proyecto de reposición de equipos total o parcial a partir de una reposición de equipos o rediseños y tecnologías de control aportando en la toma de decisiones para reducir consumos y costos.
- La falta de una metodología integrada para la gestión energética que sirva para la cuantificación de los consumos de demanda de energía eléctrica internos se refleja en la poca eficiencia en la utilización de los recursos energéticos. Generando la necesidad de censar dichos consumos y traducirlos en indicadores. Los costos de implementación de mediciones desagregadas en una edificación pueden hacer que el modelo de gestión se vuelva inviable económicamente. El método propuesto de “levantamiento de información energética con bajo presupuesto en edificaciones”, subsana en parte este inconveniente.
3. Recomendaciones
Con la investigación documental realizada se puede establecer que en la actualidad no se
ha logrado la regularización en la inclusión de criterios de sostenibilidad en todo el ciclo de
vida de las edificaciones. La metodología integrada logra la flexibilidad y efectividad en los
sistemas de gestión de energía a través de proyectos los cuales dependerán de los recursos
humanos y técnicos de cada organización y ellas a su vez dependerá de las exigencias
gubernamentales y el compromiso gerencial. Por tanto, se sugiere siempre involucrar en
este tipo de proyectos a las personas que tienen el poder en la toma de decisiones tanto
presupuestales, técnicas y directivas.
Capítulo 5
P á g i n a 77 | 93
Se presenta un método de levantamiento de información que permite la desagregación del
consumo de energía dentro de una edificación con un bajo presupuesto, utilizando solo la
medición por parte del operador del servicio y la metodología mencionada. Con el fin de
suplir los costos de implementación sin embargo este método da solo una aproximación a
la realidad de los consumos, se recomienda su uso solo cuando los recursos disponibles
no permitan tener submedición dentro de los proyectos.
Los sistemas de gestión de energía pretenden reducir los consumos sin sacrificar la
funcionalidad de las instalaciones ayudando a mitigar los impactos ambientales que
produce el sector de la construcción a la hora de efectuar proyectos de diversos tipos de
edificaciones. Por lo cual se recomienda utilizar la metodología integrada la cual permite
cumplir con la premisa anterior.
Las metodologías analizadas que se utilizan actualmente para la implementación de
sistemas de gestión de energía están basadas en el ciclo PHVA y la ISO50001. El cual
representa el enfoque del mundo occidental para solucionar el problema. Sin embargo, no
se tiene en cuenta la disminución de los gases de efecto invernadero, haciendo énfasis en
el CO2. Al realizar la investigación documental nos damos cuente que el foco de atención
en los países asiáticos como china, le dan mayor importancia a la reducción del CO2. Y al
reducir este indirectamente se reducen los consumos. La evolución de la metodología
integrada en un futuro próximo deberá integrar también metodologías y herramientas que
apunten a la disminución del CO2.
Se recomienda la divulgación en el medio colombiano de la Metodología integrada de un
sistema de gestión de energía para edificaciones, en profesionales que laboran en el campo
energético, edificaciones con el fin de mejorar el manejo de los recursos energéticos
(Electricidad, Agua, Luz, etc), para su aprovechamiento óptimo, generando menores
desperdicios de tiempo y dinero a cada uno de los involucrados en el sostenimiento de las
edificaciones.
Se sugiere entrenar a profesionales, técnicos y tecnólogos en el uso de la metodología
integrada para que conozcan y puedan crear e implementar modelos de gestión de la
energía en edificaciones con énfasis en proyectos, con lo cual se persigue un correcto
aprovechamiento de los recursos dentro de las edificaciones.
En un futuro es necesario en la metodología integrada tener en cuenta otros parámetros de
sostenibilidad integrales como el diseño bioclimático, el confort térmico según los materiales
y el entorno, el confort acústico, movilidad, eficiencia en el suministro entre otros.
Se recomienda aplicar la metodología integrada para fortalecer las condiciones para el
desarrollo de la construcción a través de un mercado de bienes y servicios pensado en el
Uso Racional y Eficiente de Energía y la incorporación de Fuentes No Convencionales de
Energía.
Se recomienda utilizar el “Método para levantamiento de información energética con bajo
presupuesto en edificaciones” presentado en el numeral 4, el cual ayudará a diagnosticar
en fases tempranas de un sistema de gestión de energía en una edificación y poder tener
una aproximación temprana de los consumos y costos de energía de forma desagregada.
El “Método para levantamiento de información energética con bajo presupuesto en
edificaciones” propuesto, da valores aproximados. Sería importante en un futuro determinar
Capítulo 5
P á g i n a 78 | 93
el porcentaje de estimación que tiene esta metodología, frente a la medición puntual de
todas cargas de manera desagregada y su comparativo en costos. Con el fin de determinar
cuándo es viable o no utilizar esta metodología y cuando se debe realizar la inversión en
equipos de medición.
Bibliografía 79
P á g i n a 79 | 93
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Universidad Nacional. (2017). Mision y vision Universidad Nacional de Colombia.
Vélez, Á. U., Escobar, O. I. Z., & Torres, H. M. (2008). DECRETO 1124 DE 2008. Bogotá. Recuperado de http://servicios.minminas.gov.co/compilacionnormativa/docs/pdf/decreto_1124_2008.pdf
Villamizar, M. C. (2016). Modelo de gestión y valoración de la eficiencia energética en proyectos de vivienda multifamiliar de costo medio en Colombia. Recuperado de http://bdigital.unal.edu.co/54646/1/52157619.2016.pdf.
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Anexos 83
P á g i n a 83 | 93
Capítulo 6: Anexos
Anexo A: Antecedentes legales y normativos
Tabla 22: Tabla de antecedentes legales y normativos.
Norma Año Referencia
Decreto 2811de la
Presidencia de la
Republica de
Colombia.
1974 Código Nacional de Recursos Renovables y Protección del
Medio Ambiente.
El artículo 80 de la
Constitución Política
de la Asamblea
Nacional
Constituyente
1991
Estado planificará el manejo y aprovechamiento de los
recursos naturales, para garantizar su desarrollo sostenible,
su conservación, restauración o sustitución.
Numerales 32 y 33
del artículo 5° de la
Ley 99 de la
Presidencia de la
Republica de
Colombia
1993 Promover planes de reconversión industrial ligados al uso
de tecnologías ambientalmente sanas.
Ley 115 – Ley
General de
Educación del
Congreso de la
Republica de
Colombia
1994
Adquisición de una conciencia para la conservación,
protección y mejoramiento del medio ambiente, de la
calidad de vida y del uso racional de los recursos naturales
Ley 164 del
Congreso de la
Republica de
Colombia
1994
El acceso a la energía facilita la erradicación de la pobreza
y que para esto se deben incluir medidas globales
relacionadas con su uso racional y eficiente – URE, con las
fuentes no convencionales de energía – FNCE.
Ley 143, artículo 66
del Congreso de la
Republica de
Colombia
1994
El ahorro de la energía, así como su conservación y uso
eficiente, es uno de los objetivos prioritarios en el desarrollo
de las actividades del sector eléctrico.
Ley 373 del
Congreso de la
Republica de
Colombia
1998 Por la cual se establece el programa para el uso eficiente y
ahorro del agua
Anexos 84
P á g i n a 84 | 93
Ley 697 del
Congreso de la
Republica de
Colombia
2001
Fomenta el uso racional y eficiente de la energía – URE y
promueve la utilización de energías alternativas en
Colombia.
Decreto 3683 de la
Presidencia de la
Republica de
Colombia
2003
Promover el uso racional y eficiente de la energía y
demás formas de energía no convencionales, de tal
manera que se tenga la mayor eficiencia energética para
asegurar el abastecimiento energético pleno y oportuno,
la competitividad de la economía colombiana, la
protección al consumidor y la promoción de fuentes de
energía no convencionales, de manera sostenible con el
medio ambiente y los recursos naturales.
ICONTEC. Norma
NTC-ISO 9000. 2005
Sistemas de gestión de la calidad. Fundamentos y
vocabulario
Decreto 2501 de la
Presidencia de la
Republica de
Colombia
2007 Por el cual se dictan medidas para promover prácticas de
uso racional y eficiente de energía eléctrica.
Resolución 18091
Del Ministerio de
Minas y Energía9
2010
Plan de Acción Indicativo 2010-2015 con visión 2019,
desarrollar Programas URE y demás Formas de Energía No
Convencionales – PROURE; e involucra a las entidades
públicas a adelantar programas orientados en la cultura
URE.
Norma UNE-EN
16001 2010
Una herramienta para las empresas de cara a reducir
costes y reducir emisiones de gases de efecto invernadero
causadas por los consumos de energías.
Resolución 493 la Comisión de
Regulación de Agua Potable y
Saneamiento Básico
2010
Por la cual se adoptan medidas para promover el uso
eficiente y ahorro del agua potable y desincentivar su uso
excesivo.
NTC-ISO 50001 2011
Estándar internacional de gestión de la energía destinado a
reducir las emisiones de gases de efecto de invernadero y
otros impactos ambientales. Establece sistemas y procesos
para mejorar el desempeño energético dentro de las
organizaciones, se incluye el uso racional y eficiente de la
energía.
NORMA ISO 50002 2013 Especifica los requisitos del proceso para llevar a cabo una
auditoría energética en relación con el rendimiento
energético. Es aplicable a todos los tipos de
Anexos 85
P á g i n a 85 | 93
establecimientos y organizaciones, y todas las formas de
uso de energía y energía.
NTC-ISO 50003 2013
Sistemas de gestión de la energía - Requisitos para los
organismos que prestan servicios de auditoría y
certificación de los sistemas de gestión energética
NTC-ISO 50004 2013
Sistemas de gestión energética: orientación para la
implantación, mantenimiento y mejora de un sistema de
gestión energética
Política Nacional de
Cambio Climático -
PNCC
2014
La Política Nacional de Cambio Climático inició su
formulación en el año 2014 y desde entonces se propuso
articular todos los esfuerzos que el país viene desarrollando
desde hace varios años, y principalmente desde el 2011, a
través de la Estrategia Colombiana de Desarrollo Bajo en
Carbono –ECDBC-, el Plan Nacional de Adaptación al
Cambio Climático –PNACC-, y la Estrategia Nacional
REDD+, entre otras iniciativas, y adiciona elementos
novedosos para orientar estratégicamente todos los
esfuerzos hacia el cumplimiento del compromiso adquirido
en el marco del Acuerdo de París.
Decreto 1285 de la
Presidencia de la
Republica de
Colombia
2015
Decreto Único Reglamentario del Sector Vivienda, Ciudad
y Territorio en lo relacionado con los lineamientos de
construcción sostenible para edificaciones.
Resolución No. 0631
del 17 de marzo del
Ministerio del Medio
Ambiente y
Desarrollo
Sostenible
2015
Por la cual se establecen los parámetros y los valores
límites máximos permisibles en los vertimientos puntales a
cuerpos de aguas superficiales y a los sistemas de
alcantarillado público y se dictan otras disposiciones
NORMA ISO 14001 2015
La norma ISO 14001 proporciona a las organizaciones un
marco con el que proteger el medio ambiente y responder
a las condiciones ambientales cambiantes, siempre
guardando el equilibrio con las necesidades
socioeconómicas. Se especifican todos los requisitos para
establecer un Sistema de Gestión Ambiental eficiente, que
permite a la empresa conseguir los resultados deseados.
Resolución No. 0549
del Ministerio de
Vivienda, Ciudad y
Territorio
2015 Por la cual se reglamenta el Capítulo 1 del Título 7 de la
parte 2, del libro 2 del Decreto 1077 de 2015, en cuanto a
los parámetros y lineamientos de construcción sostenible y
Anexos 86
P á g i n a 86 | 93
se adopta la Guía para el ahorro de agua y energía en
edificaciones”
Resolución No. 549
del Ministerio de
salud y protección
social.
2017
Por la cual se adopta la guía que incorpora los criterios y
actividades mínimas de los estudios de riesgo, programas
de reducción de riesgo y planes de contingencia de los
sistemas de suministro de agua para consumo humano y se
dictan otras disposiciones.
Sello Ambiental
Colombiano NTC
6112
2016 Acuerdo Municipal de Construcción sostenible del Valle de
Aburra
Ley 1844 del
Congreso de la
Republica de
Colombia
2017 Por medio de la cual se aprueba el «Acuerdo de parís»
Resolución 1988 del
Ministerio del Medio
Ambiente y
Desarrollo
Sostenible
2017 Por la cual se adoptan las metas ambientales y se
establecen otras disposiciones
CONPES 3919 del
Concejo Nacional de
Política Económica y
Social de la
Republica de
Colombia.
2018 Consejo Nacional de Política Económica y Social-Política
Nacional de Edificaciones Sostenibles
Anexos 87
P á g i n a 87 | 93
Anexo B: Relación entre las metodologías CICLO PHVA-ISO50001-LEAN.
Tabla 23: Relación entre la metodología principal CICLO PHVA-ISO50001-LEAN
PHVA Requisitos norma ISO
50001
Herramientas
para mejora
energética
basadas en
LEAN
Herramientas
Tradicionales de
Lean
Manufacturing
Herramientas
basadas en Lean
Desarrolladas para
áreas distintas a la
energética
Pla
ne
ar
4.1. Requisitos Generales
4.2. Responsabilidad de la
dirección
4.3. Política energética
4.4. Planificación
Energética
4.4.1. Generalidades
4.4.2. Requisitos legales y
otros requisitos
4.4.3. Revisión Energética 1,2,3
4.4.4. Línea de base
energética 5,6,7
4.4.5. Indicadores de
desempeño energético 5,6,7 13,14
Hace
r
4.5. Implementación y
operación
4.5.1. Competencia,
Formación y Toma de
conciencia
4
4.5.2. Comunicación
4.5.3. Documentación
4.5.4. Control Opcional 12 8,9
4.5.5. Diseño
4.5.6. Adquisición de
servicios, productos,
equipos
Ve
ri
fica
r
4.6. Verificación
Anexos 88
P á g i n a 88 | 93
4.6.1. Seguimiento,
Medición y Análisis 10,11
4.6.2. Requisitos legales
4.6.3. Auditoria Interna del
SGE
4.6.4. No conformidades
4.6.5. Control de registros
Actu
ar
Revisión por la dirección. 13,14
Fuente: (D Rodríguez. O Prias)
1. Value Stream Maps for Industrial Energy Efficiency (Keskin & Kayakutlu, 2012)
2. Sustainable Manufacturing Mapping (Paju et al., 2010)
3. Value Stream para flujos de energía (Sciortino & Watson, 2009)
4. Programas de capacitación en Eficiencia Energética basados en Lean
5. Lean Energy Analisys (LEA)
6. Lean Energy
7. Línea Base
8. Lean Mainteinance
9. Lean-Six Sigma para mantenimiento de equipos
10. Green IT
11. Emerprise Energy Information System (EEIS)
12. Control de variabilidad Lean-Sis Sigma
13. Indicadores físicos e indicadores de benchmarking
14. Sistema global gestión de la energía (GEMS) de EXXON
Anexos 89
P á g i n a 89 | 93
Anexo C: Aplicación mejoramiento de telemetría caso de estudio Universidad
Nacional sede Medellín
Acción de mejoramiento de telemetría interna (UNAL sede Medellín)
Luego de aplicar el marco lógico y la metodología de levantamiento de la información, la
universidad a través de planeación de espacio físico, se gestionaron recursos para
comenzar la implementación de una telemetría de todas las subestaciones con el fin de
tener valores más exactos de los consumos de energía eléctrica de los bloques y generar
una línea base discriminada por bloques de dichos consumos.
Las gráficas que se muestran a continuación pertenecen a dicho sistema.
Figura 7: Mapa campus el volador. División de infraestructura Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.
Fuente: Sistema Telemetría Universidad Nacional Sede Medellín}
Anexos 90
P á g i n a 90 | 93
Figura 8: Medición de Variables Eléctricas del sistema de Telemetría
Fuente: Sistema Telemetría Universidad Nacional Sede Medellín
Figura 9: Consulta de cargabilidad de transformadores eléctricos de potencia
Fuente: Sistema Telemetría Universidad Nacional Sede Medellín
Anexos 91
P á g i n a 91 | 93
Figura 10: Consulta de calidad de energía en subestaciones
Fuente: Sistema Telemetría Universidad Nacional Sede Medellín
Dicho sistema ha permitido generar una línea base y unos primeros indicadores de gestión,
con el fin de mejorar la toma de decisiones a nivel administrativo y de infraestructura.
Anexos 92
P á g i n a 92 | 93
Anexo D: Tabla comparativa con criterios incluidos en sellos de sostenibilidad
en edificaciones
Tabla 24: Tabla comparativa con criterios incluidos en sellos de sostenibilidad en edificaciones
En resumen, entre los sellos internacionales implementados en el mercado nacional, el
sello EDGE contempla criterios de energía, agua y energía embebida en materiales y es
aplicable a todo tipo de edificaciones incluyendo vivienda social y edificaciones usadas. Por
otro lado, los sellos LEED y HQE contemplan un rango mayor de criterios de sostenibilidad
para las edificaciones desde una perspectiva de sostenibilidad integral. El sello WELL en
comparación, contempla criterios más integrados con el impacto del ambiente construido
en la salud humana. Estas certificaciones contemplan varios tipos de edificación entre
nuevas y usadas. Entre las certificaciones locales el SAC no contempla los usos de vivienda
y edificación usadas, mientras que el Referencial CASA Colombia se enfoca en vivienda
nueva, incluyendo también vivienda social.(CONPES, 2018)
Anexos 93
P á g i n a 93 | 93
Anexo E: Tabla Metas de la ODS relacionadas con las edificaciones
sostenibles
Tabla 25: Metas de los ODS relacionadas con las edificaciones sostenibles
