UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA SUR

ÁREA DE CONOCIMIENTOS DE CIENCIAS DEL MAR DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN PESQUERÍAS

DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO DEL EDIFICIO DE RECTORÍA DE LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE

BAJA CALIFORNIA SUR

TESIS

Que como requisito para obtener el título de

INGENIERO EN PESQUERÍAS

Presenta:

ROSA MARGARITA LAGUNA PADILLA

La Paz Baja California Sur a 02 de diciembre del 2011

AGRADECIMIENTOS

No tengo manera de cómo agradarles a mi compañero de vida Jesús, a mis

padres Margarita y Vicente, por su apoyo incondicional, sacrificios y esfuerzos

para que pudiera concluir mis estudios de la mejor manera, ayudándome día a día

a ir avanzando en la escuela, para las salidas de prácticas y con mis tareas.

Agradezco profundamente a mis asesores Oscar Reséndiz, Federico Poujol, por el

tiempo dedicado a asesorarme durante la realización de este documento, el más

importante durante mi formación académica; a todos mis maestros que a lo largo

de la carrera dieron su mejor esfuerzo y desempeño para que obtuviéramos los

conocimientos necesarios para formarnos como Ingenieros; a todos ellos mis más

sinceras felicitaciones por hacer tan honorable labor, mi gratitud y respeto.

A las autoridades universitarias por facilitarme el acceso al edificio de Rectoría

para llevar a cabo mi proyecto de tesis; así como a los trabajadores del área de

Servicios Generales de la Universidad autónoma de Baja California Sur, que me

brindaron su apoyo durante el desarrollo de dicho proyecto.

DEDICATORIAS

Dedico este trabajo primeramente a Dios que ha sido mi fortaleza. A mis pequeños

† Jesús Enrique y † Javier Alejandro, y a mi bebe Jazmín que serán siempre el

principal motor que me impulsa a seguir adelante, a vencer los obstáculos a no

mantenerme en el pasado y a cumplir con mis metas.

Dedico a mis padres Vicente Laguna y Margarita Padilla por el gran sacrificio que

han hecho durante toda mi vida para tener lo necesario para que pudiera estudiar

y salir adelante, que no me han dejado sola en ningún momento y han sido el pilar

que me ha sostenido para llegar a ser la persona que soy hoy en día.

A mi esposo Jesús Alejandro Álvarez Domínguez por brindarme su gran amor y

apoyo incondicional desde el inicio, por su paciencia y comprensión al sacrificar

tiempo entre nosotros por dedicarlas a estudiar o a hacer mis tareas, por la

confianza que ha depositado en mí en los momentos difíciles y en las salidas de

prácticas.

CONTENIDO

NOMENCLATURA

RESUMEN

I. INTRODUCCIÓN 1

1.1. ANTECEDENTES 3

1.2. JUSTIFICACIÓN 7

1.3. OBJETIVOS 9

II. METODOLOGÍA

2.1. MATERIALES

2.2. METODOLOGÍA

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III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1. INFORMACIÓN BÁSICA DEL INMUEBLE 20

3.2. ILUMINACIÓN 24

3.3. ACONDICIONAMIENTO DE AIRE 30

3.4. EQUIPOS DE OFICINA 42

IV. CONCLUSIONES 44

V. RECOMENDACIONES 45

VI. BIBLIOGRAFÍA 46

VII. ANEXOS 47

NOMENCLATURA

$ Pesos

°C Grados centígrados

BTU British Thermal Unit

h Hora

Lumen Unidad de flujo luminoso

Lux Unidad de iluminancia

m3 Metros cúbicos

mm Milímetros

t Temperatura

T.R. Tonelada de refrigeración

W Watts

RESUMEN

El proyecto consistió en hacer un diagnostico para dar a conocer la situación

actual en la que se encuentra el edificio de rectoría de la Universidad Autónoma

de Baja California Sur en cuanto al uso eficiente de la energía. Conociendo las

necesidades del inmueble se realizo un estudio técnico y económico financiero

para determinar la opción más viable para la sustitución de equipos de luminarias

y equipos de acondicionadores de aire. Para las luminarias se propusieron la T-5

de 28W, que al sustituir la T-12 de 40W tienen un ahorro al año de $25,454.88.

Para los equipos acondicionadores de aire se propuso cambiar los equipos tipo

paquetes integrales por quipos de tipo minisplit, que se tendría de manera

individual en cada oficina, las cuales al sustituirse se tendría un ahorro de

$510,118.20 al año con una recuperación de la inversión inicial de 7.5 meses.

1

I. INTRODUCCIÓN

La energía eléctrica no es un recurso natural. Es un bien que produce el hombre

para satisfacer su necesidad y que por sus características físicas no es posible

almacenar en grandes cantidades; por lo tanto, debe ser transmitida y utilizada

en el momento mismo que se genera.

La energía es un elemento determinante en el desarrollo de la humanidad. La

preocupación del hombre desde hace tiempo ha ido desde la búsqueda y

obtención, al logro de un buen aprovechamiento que le permita alcanzar la

máxima eficiencia en la explotación, producción, transformación y uso de los

recursos energéticos.

En México, hasta principios de 1990, la aparente abundancia y bajo costo de los

energéticos, aunados a la implementación de estrategias energéticas como los

subsidios en los costos de la energía, provocaron patrones de consumo

inadecuado y el uso ineficiente de la energía eléctrica.

En los últimos años en México se ha tenido un incremento paulatino en los precios

de la energía eléctrica. Consecuentemente se tiene que afrontar el reto de la

disminución de la participación de la energía en los costos, o por lo menos

mantener su mismo nivel. Es por eso que el ahorro de energía en nuestro país ha

llegado a constituirse como una prioridad, tanto para organismos gubernamentales

encargados de la administración de los recursos energéticos, los consumidores.

2

Para lograr lo anterior es necesario implementar u operar un programas cuya

estrategia central sea el ahorro y uso eficiente de la energía. Estos programas

mejoran la competitividad, amplían el horizonte energético y liberan recursos

económicos para destinarlos a otras actividades productivas.

Previo al desarrollo de dichos programas se requiere llevar a cabo un diagnóstico

energético para identificar y evaluar las oportunidades de ahorro de energía

existentes dentro de un inmueble u organización.

En la Universidad Autónoma de Baja California Sur la energía eléctrica representa

una parte importante de los gastos de operación. Esto se debe principalmente a

su ubicación geográfica, por encontrarse en la ciudad de La Paz, en donde el

clima predominante es cálido-seco, donde se requiere del uso de la energía

convencional para lograra condiciones de confort; y además para satisfacer las

necesidades de iluminación y de los requerimientos energeticos de los equipos de

oficina.

Este trabajo de tesis contempla hacer un diagnóstico energético para uno de los

edificios de mayor importancia en la Universidad Autónoma de Baja California Sur,

el edificio de Rectoría y sentar las bases metodológicas para un estudio para toda

la Universidad.

3

1.1. ANTECEDENTES

García et al (2002) presentaron criterios de sustentabilidad de los patrones de

consumo de energía en edificios educativos de nivel básico. En su trabajo

realizaron mediciones de campo y las compararon con un modelo físico

tridimensional; concluye que la iluminación en dichos edificios se encuentra por

debajo del mínimo establecido, (200 luxes), y recomienda un cambio en el color de

las paredes, piso y plafón, además de hacer un cambio de lámparas e

implementar un programa de mantenimiento constante. Adicionalmente realizaron

encuestas a los alumnos sobre el confort térmico del aula, las cuales reflejaron

una falta en grado extremo de este; por lo que los autores recomiendan una

aplicación de una capa de concreto de 50 mm, con acabado permeable y una

adecuación de las ventanas, que en su mayoría se encuentran cerradas.

Alpuche et al (2007) han realizado estudios de ahorro de energía utilizando

iluminación natural en espacios educativos. De los estudios realizados, ellos

sugieren realizar algunas modificaciones de las aulas, como disminuir los tamaños

de unas ventanas y colocar tragaluces en el techo para mejorar la iluminación y

que a su vez esta sea más uniforme en el interior del aula. De esta manera

recomiendan que en las regiones con grandes periodos de cielo despejado, una

opción de diseño lumínico para el ahorro de energía es aprovechar la iluminación

natural de una manera adecuada.

4

Andrade et al (2008) realizaron un diagnóstico del comportamiento térmico,

energético y ambiental de diferentes prototipos de vivienda de interés social en

México, las cuales fueron analizadas a partir de las ganancias de calor de las

viviendas. Para recabar la información se tomaron en cuenta los materiales de

construcción, el clima del lugar, la orientación y la presencia de elementos

sombreados. Los autores plantean estrategias para disminuir las ganancias de

calor de las viviendas y por lo tanto contar con beneficios económicos al tener

ahorros de energías y beneficios ambientales al disminuir los gases contaminantes

de efecto invernadero.

Espinoza et al (2005) llevaron a cabo un diagnóstico energético del Hospital

General de la Fuerzas Armadas No. 1 en Ecuador, con lo cual propusieron

alternativas de mejoramiento para el hospital, con la finalidad de: incrementar la

eficiencia en la utilización de la energía, mejorar la calidad del servicio, atender la

seguridad dentro de sus instalaciones; proponen hacer un remplazo de luminarias

por sistemas eficientes, tener una mayor utilización de luz natural, uso de

sensores de movimiento y hacer uso de herramientas de ahorro energético en

sistemas de cómputo. De llevarse a cabo las recomendaciones propuestas se

tendría una inversión neta de $46,019.00con una recuperación de 2.49 años; y un

ahorro anual de 291,176 kWh/año lo que equivale al 16.37% del consumo anual;

lo cual se traduce en un ahorro económico de aproximadamente $18,496.00 al

año.

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Valenzuela et al (2006) realizaron un diagnóstico energético aplicado al edificio de

seguridad pública del H. Ayuntamiento de Cajeme en Sonora. Dividieron dicho

diagnóstico en tres pasos:

1. Planeación de recursos y tiempos, revisión de la información disponible

sobre el edificio, revisión de los horarios de operación de las cargas

eléctricas del edificio y el consumo de energía eléctrica.

2. Levantamiento de la carga del edificio, a través de los datos de las placas

de los equipos.

3. Hacer un análisis de la información obtenida y por ultimo hacer una toma de

decisiones.

Con la información recaudada los autores hacen tres recomendaciones: Sustituir

los equipos convencionales por ahorradores de energía y el control de la

demanda, así como promover la cultura de ahorro de energía eléctrica entre los

trabajadores; indican que para obtener mejores perspectivas, se debe realizar una

evaluación económica, que permita estimar el tiempo de recuperación de la

inversión; y asi conocer la factibilidad de la inversión del sistema.

Heras et al (2002) presentaron un proyecto de eficiencia energética en iluminación

en la Universidad Autónoma Metropolitana- Iztapalapa, donde primeramente

hicieron un estudio del aumento en el consumo eléctrico en 10 años, por lo que

realizaron acciones enfocadas a disminuir el consumo de energía. Estos cambios

se hicieron en cuatro edificios de la UAM-I y consistieron en sustituir las lámparas

T-12 de 39 W por lámparas T-12 de 32 W, además de disminuir de 4 a 2 por

gabinete. Al realizar estos cambios en los edificios el consumo de energía elecrica

6

disminuyó en un 70% en promedio. Con respecto a la iluminación en los pasillos

los resultados indican que esta cumple con lo establecido en la NOM-025-STPS-

1999, pero en las aulas se encontraron valores de iluminacion por debajo de lo

que establece dicha norma (300 luxes).

Segoviano (2004) llevó a cabo un estudio sobre el ahorro de energía en sistemas

de iluminación de la UABCS campus La Paz, donde contabilizó las luminarias de

todos los edificios. Observó que en el edificio de Rectoría se concentraba la mayor

cantidad de ellas siendo superior a 600 lámparas, por lo que se tomó este edificio

como modelo para llevar a cabo un estudio económico. Hace notar que el

consumo eléctrico máximo para el 2004 fue de 28.04 kWh lo que equivale a

$3,421.00 aproximadamente, por lo que recomienda hacer una sustitución de las

lámparas T-12 de 40W por lámparas T-8 de 32W, con las cuales el consumo

eléctrico seria de 11.2kWh lo que equivaldría a $1,366.00 por mes

aproximadamente. Determinó entonces que el periodo de recuperación de la

inversión sería en 2.5 años.

7

1.2. JUSTIFICACIÓN

Hay que tomar en cuenta la necesidad que existe en México como en el mundo

de contar con programas de eficiencia energética, tanto para cumplir con las

necesidades de confort térmico-lumínico de las personas que se encuentran en los

edificios; como contar con beneficios económicos para las instituciones, además

de frenar el deterioro que está sufriendo nuestro planeta con el calentamiento

global disminuyendo la aportacion de gases de efecto invernadero en la

atmósfera.

La Universidad Autónoma de Baja California Sur incrementó su matrícula en un

20% en el periodo del 2010-II con respecto al mismo periodo del año 2002, así

como el número de licitaciones (trámites) que en este se llevan a cabo, lo que ha

tenido como respuesta inmediata un aumento en el consumo de energía eléctrica,

ya que se ha estado equipando a los edificios desmedidamente y sin planeación

alguna, con equipos acondicionadores de aire. Lo anterior, aunado a un

crecimiento sin planeación de esta institución, se ve reflejado en los recibos

eléctricos. En el recibo del mes de julio del 2005 se indica que se pagó la cantidad

de $503,821.00 y para el mismo mes pero del 2009 se pagó $700,878.80, lo que

representa un incremento significativo. Aunado a ello se tiene bajo factor de

potencia, por consecuencia la institución recibe la correspondiente multa que

impone la Comisión Federal de Electricidad.

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Imagen No. 1. Instalaciones de rectoria.

Con base en lo anterior, fue indispensable llevar a cabo este estudio para conocer

la problemática energética que se presenta en el edificio de Rectoría de la

Universidad; a partir del cual lelaboramos una propuesta de mejoras que permiten

tener un uso eficiente del recurso energético. Esta eficiencia energética puede

lograrse mediante la sustitución de equipos eléctricos de baja eficiencia por

equipos de alta eficiencia y además de menor consumo.

Entre los principales beneficios que se obtuvieron al realizar este estudio está el

conocer la problemática del edificio así como posibles soluciones, las cuales, al

implementarse, permitirán un mejor servicio a los trabajadores y a la sociedad en

general, así como un ahorro en el consumo de energía, lo que se verá reflejado de

manera directa en la economía de la institución. Finalmente hay que considerar

que dicho ahorro en el consumo de energía será un ahorro para el estado puesto

que se requerirá de menos recursos naturales para la generación de energía

eléctrica.

9

1.3. OBJETIVOS

1.3.1. Objetivo general:

Llevar a cabo un diagnóstico energético en el Edificio de Rectoría de la

Universidad Autónoma de Baja California Sur, y desarrollar una propuesta técnica,

económica y administrativamente factible para un uso eficiente de la energía

eléctrica.

1.3.2. Objetivos específicos:

� Describir y contabilizar los sistemas de iluminación, refrigeración (aires

acondicionados) y eléctrico, con los que actualmente cuenta el edificio, así

como su operación o consumo (tiempo y días de uso).

� Llevar a cabo mediciones en las oficinas. Verificar el cumplimiento de la

NOM-025-STPS-1999 vigente en lo que se refiere a las condiciones de

iluminación en los centros de trabajo.

� Seleccionar la tecnología eléctrica apropiada que permita la mejor

utilización eficiente del recurso energético.

� Realizar una evaluación financiera considerando las condiciones actuales

de operación y propuestas para una mejora de estas.

10

II. METODOLOGÍA

2.1.1. Elaboración de formatos para el levantamiento de datos de

equipos del inmueble.

Con el propósito de organizar la información de una manera eficiente y cumplir

con los estándares nacionales e internacionales, se procedió a diseñar

formatos, los cuales nos permitieron realizar un análisis minucioso por rubro e

identificar problemas en cada una de las etapas evaluadas. Los formatos

permitieron facilitar la recopilación de la información necesaria para llevar a

cabo el diagnóstico y con ello detectar las oportunidades de ahorro. Para ello

fue necesario tomar la información de los equipos de oficina, de equipos

eléctricos, además de placas de motores eléctricos, de las unidades de aire

acondicionado e incluir un registro de observaciones generales. También fue

necesario incluir un cuestionario para entrevistar al personal que labora en el

inmueble, el cual permitió conocer acerca de los horarios de trabajo y de las

costumbres de operación de los equipos en cada una de las oficinas. Con esta

información se pudieron contabilizar las horas de operación de las luminarias y

de los equipos de oficina por día (Anexo 1).

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2.1.2. Capacitación del personal.

Para llevar a cabo el censo de los equipos, se requirió la capacitación del

personal, la cual se llevó a cabo previa al levantamiento, el objetivo de la cual

fue que los integrantes del equipo conocieran la manera adecuada del llenado

de cada uno de los formatos y se familiarizaran con el manejo del equipo,

como se puede observar en la Imagen 2. Además la capacitación sirvió para

conocer los objetivos específicos que se deseaban lograr con el diagnóstico.

Imagen 3. Capacitación práctica al personal

2.1.3. Información básica del inmueble.

En este punto se requirió hacer una recopilación histórica referente al

inmueble a evaluar, donde se incluyó tanto información del año de

construcción, como la superficie construida, las oficinas que se tienen en

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ambas plantas, así como número de personas que labora en el inmueble y los

horarios de trabajo que tienen en cada oficina, entre otros. Con dicha

información se logró hacer una caracterización general de las condiciones del

inmueble. Además se hicieron recorridos con la finalidad de actualizar los

planos del edificio (Anexo 2).

2.1.4. Datos históricos de facturación eléctrica.

Se solicitó un historial de las facturas de consumo de energía eléctrica de la

institución a la Comisión Federal de Electricidad. El periodo que facilitó la CFE

fue de enero del 2005 a noviembre del 2009.

2.1.5. Censo de luminarias

Primeramente se hizo un recorrido por cada una de las oficinas del inmueble

para registrar la ubicación de las luminarias en el plano actualizado del edificio

(Anexo 3). Posteriormente se realizaron variadas visitas donde se fueron

abriendo los gabinetes de las luminarias para registrar las características de

los tubos y los balastros y las condiciones en las que se encuentran

(Imágenes 4y 5), además de determinar si las áreas iluminadas se

encontraban sectorizadas por oficinas. Esto se comprobó bajando el

interruptor de las lámparas en cada oficina.

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Imagen No. 4. Censo y revisión de luminarias.

Imagen No. 5. Censo y revisión de los balastros.

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2.1.6. Mediciones de iluminación.

Apoyándonos en un equipo de medición (luxómetro), se procedió a medir la

cantidad de luz disponible tanto en el interior como en el exterior del inmueble.

Estas mediciones nos permitieron corroborar si se cumplía o no con la NOM-

025-STPS-1999, referente a las condiciones de iluminación en los centros de

trabajo, particularmente en oficinas. Dichas mediciones se hicieron en el turno

matutino de 8 a 12 hrs, por ser este horario cuando se encuentra la mayor

concentración de trabajadores. Para la toma de lecturas se colocó el

luxómetro a 70 cm del piso, como se aprecia en la imagen 6.

Imagen No. 6. Mediciones de iluminacion en las oficinas.

15

2.1.7. Censo de equipo acondicionador de aire.

Primeramente se hizo una inspección visual mediante un recorrido en donde

se encuentran los equipos de aire acondicionado (Imagen 7), y con la asesoría

de los técnicos de mantenimiento se determinó la capacidad nominal de estos.

Posteriormente se hizo un recorrido por cada una de las oficinas de los

diferentes departamentos para localizar las salidas de los ductos y de los

extractores (Imagen 8) y con base en esto se realizó un plano actualizado de

los equipos en el edificio y las áreas con las que estos se comparten. Durante

el recorrido se hicieron observaciones de las condiciones en las que se

encuentran tanto las entradas como las salidas. Adicionalmente se registraron

equipos de aire acondicionado del tipo minisplit en algunas de las oficinas, de

los cuales se tomó la información de las placas de identificación. Se llenaron

los formatos referentes a los climatizadores en los que se tomaron en cuenta

las horas de operación al día. En posteriores visitas se tomaron notas sobre

las observaciones respecto a las puertas y ventanillas (en cuanto a si estas se

mantienen cerradas o abiertas).

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Imagen No. 7. Censo y revisión de los equipos acondicionadores de aire.

Imagen 8.Censo y revisión de los ductos de salida de los aires acondicionados

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2.1.8. Mediciones de temperatura en el interior del inmueble.

Las mediciones se llevaron a cabo de 8:00 am a 2:00 pm; horario de la

jornada de trabajo del turno matutino en el inmueble (Imagen 9). Durante este

horario se colocó el equipo QUESTemp°36 en las recepciones de cada oficina

por ser las áreas donde se presentan las mayores filtraciones de aire por la

abertura de las puertas y ventanillas. El equipo fue colocado a una distancia

de 1.20 m del piso como se muestran en la Imagen 10 (según

especificaciones del fabricante).

Imagen No. 9. Mediciones de temperatura en las oficinas.

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Imagen No. 10. Armado del equipo de medición de temperatura.

2.1.9. Censo de los equipos de oficina.

Se hizo un primer recorrido donde se identificaron los equipos con los que se

contaba en cada oficina, haciendo un listado de ellos. Posteriormente se

llenaron los formatos correspondientes (Anexo 1) en donde se anotaron las

características de cada equipo, tomándose en cuenta las horas de uso

promedio al día. Entre estos equipos de oficinas se consideraron

computadoras portátiles y de escritorio, reguladores de energía, impresoras,

fotocopiadoras, máquinas enfriadoras de agua, cafeteras, frigobares, etc.,

como se muestra en la Imagen 11.

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Imagen No. 11. Censo de los equipos de oficina.

2.1.10. Análisis de la facturación eléctrica, los equipos censados y

luminarias.

Con el historial de la facturación eléctrica de la Universidad del año 2005 al

2011 y los resultados obtenidos durante los censos se llevó a cabo un análisis

por rubro apoyándose en la hoja de cálculo Excel mediante el cual se obtuvo

información de la demanda aparente de energía eléctrica del inmueble y los

consumos reales.

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2.1.11. Evaluación técnica.

Con la información obtenida en el diagnóstico anterior se hizo una evaluación

técnica donde se consideraron las diferentes alternativas tecnológicas de

ahorro de energía con equipos de mayor eficiencia que se encuentran en el

mercado, además de estrategias, que de llevarse a cabo, permiten tener

menores consumos de energía.

2.1.12. Evaluación económica.

Con los resultados obtenidos en la evaluación técnica se llevó a cabo una

evaluación económica que consistió en un análisis de los equipos ahorradores

de energía disponibles en el mercado para la posible sustitución de los

equipos existentes en el edificio, haciendo un análisis de los costos y los

beneficios que se tendrían al llevarla a cabo, además del periodo de tiempo en

el que se recuperaría la inversión inicial.

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III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1. Información básica del inmueble

En esta sección se presentan los resultados del análisis del inmueble, en el cual

se contempló la fecha de construcción del mismo, su programa de mantenimiento,

planos originales y actuales, censo de luminarias y equipos de aire acondicionado,

costumbres de los empleados y horas de ocupación, entre otras cosas.

Imagen No. 12. Fachada del edificio de Rectoría.

El edificio tiene código interno de ubicación No.19 según la Dirección de

Planeación y Programación de la Universidad. Desde su inauguración en 1983

hasta el día de hoy se ha utilizado para oficinas administrativas. Dado que es un

edificio con 28 años de antigüedad, se encuentra en mal estado debido a la falta

de un programa de mantenimiento tanto en iluminación como en

acondicionamiento de aire; además de la mala planeación que se ha tenido para la