Instalaciones eléctricas sostenibles

Engloban una serie de tendencias en materia de diseño, construcción, operación y mantenimiento, que permiten un impacto menos escandaloso sobre el ambiente. Muchos contratistas ya las incluyen en sus prácticas, sumando numerosos beneficios empresariales y ambientales.

Por Antonia Tapia.

“Un edificio verde de alto desempeño se diseña para un óptimo comportamiento económico y medioambiental durante todo su ciclo de vida, considerando necesidades locales de clima y cultura, con la visión de garantizar salud, seguridad y productividad a sus ocupantes”. Schneider Electric

Nuevas tecnologías, energías renovables, automatización y eficiencia energética son sólo algunos de los conceptos que los contratistas eléctricos incorporan en la construcción sostenible, obteniendo resultados más amigables con el ambiente y con su entorno inmediato.

No es para menos. En los últimos tiempos, el impacto ambiental causado por el sector de la construcción ha ido en aumento, siendo el consumo de electricidad el que representa el porcentaje más alto, con 71 por ciento. Lo mismo sucede con las emisiones de bióxido de carbono (CO₂) dentro de ese ramo, pues ocupan el primer lugar seguido por el transporte y la industria.

Los datos son preocupantes. Según la Unión Europea, México, en 2006, emitió más de 5 millones de toneladas de CO₂ y en los últimos 10 años sus contaminantes se acrecentaron más de 69 por ciento. Sin embargo, no todo es tan desalentador. En la actualidad, existen tendencias que presentan soluciones favorables y reducen significativamente esos porcentajes, como los edificios verdes y las instalaciones sostenibles. Ambos términos están íntimamente relacionados con el bajo impacto ambiental y el compromiso con el cuidado del medio.

En las construcciones sostenibles se aprovechan al máximo los recursos naturales. Asimismo, presentan una baja emisión de desechos y brindan a sus ocupantes un lugar agradable para habitar o trabajar, minimizando el impacto social.

De la mano de la arquitectura sostenible y bioclimática, los edificios verdes pueden reducir el uso de energía entre 24 y 50 por ciento, mientras que las emisiones de CO₂ disminuyen entre 33 y 39 por ciento. Lo mismo sucede con la utilización del agua y los desechos sólidos: se consigue economizar en 40 y 70 por ciento, respectivamente.

No cabe duda de que el ramo de la construcción presenta un alto potencial de mitigación, y el sector eléctrico tiene la responsabilidad de no dejar pasar por alto esa oportunidad. Al respecto, el ingeniero Jorge Hagg, gerente de Desarrollo de Nuevos Negocios para Schneider Electric, afirma que no se debe olvidar que los edificios son ciudadanos y que, por ello, deben desempeñarse lo más eficientemente posible.

“Las instalaciones en los edificios juegan un papel de suma importancia, ya que son como las venas y arterias que lo hacen vivir. Cuando se diseñan, es necesario pensar que van a coexistir con él a lo largo de 30 o más años. Por ello, los diseños de las instalaciones deben tomar en cuenta la vocación del inmueble, la operación y el mantenimiento al que será sometido, tanto como la facilidad de proporcionar información para la mejor toma de decisiones.”

Eficiencia energética, una meta por alcanzar
En México, durante la última década, el consumo de energía ha aumentado a pasos agigantados. Las estadísticas registran que el uso de la electricidad se ha incrementado a una tasa media anual de 4.7 por ciento; el gas natural, 5.9 por ciento, y el gas LP, 2.1 por ciento. De igual forma, la demanda de gasolinas se ha acrecentado en 3.4 por ciento y la del diesel en 3.9.

Continuamente, comprobamos que la alta dependencia de los combustibles fósiles (91 por ciento de la energía proviene de petróleo, gas y carbón) está provocando un deterioro en la calidad del aire, contaminación en ríos, mares y suelos, y además es la responsable de gran parte de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), causantes del cambio climático global. Del mismo modo, esta dependencia plantea serios riesgos de suministro a corto plazo.

Frente a dicho panorama, la eficiencia energética se proyecta como una salida razonable para reducir los impactos, ya que busca disminuir de manera sostenida los consumos de cualquier tipo de energético en la construcción y operación de edificios.

Esta alternativa emplea energías renovables, como solar, hidroeléctrica, biomasa o eólica. Busca recuperarla, mejorar su eficiencia, optimizar su grado de utilización, economizar su consumo y evitar al máximo su empleo indiscriminado. Según estudios, se prevé que la reducción de 50 por ciento de las emisiones de CO₂ provendrá de la eficiencia energética; de allí su importancia y oportunidades.

Algunos ejemplos para lograr el uso eficiente de la energía son el control de alumbrado, bombas y ventiladores; administración de cargas y control de demanda; sistemas de información y monitoreo de energía; administración y optimización de procesos, soluciones de control de HVAC, entre otros.

Automatización y mantenimiento
Un recurso muy utilizado, sobre todo por el sector industrial, son los estudios de ahorro de energía, que consisten en buscar oportunidades de economía de consumo. Generalmente, se dividen en cinco procesos: diseño arquitectónico (forma, orientación), materiales de construcción (aislantes, tipo de ventanas), instalaciones eléctricas (iluminación, aire acondicionado), energías renovables (solar, eólico) y automatización. La última se refiere al control de todos los equipos que consumen energía.

“La automatización puede realizarse por horarios, por reacción a movimientos o niveles de iluminación. También puede aplicarse en todo tipo de edificación, ya sean oficinas o residencias”, indica Christian Joachin, ingeniero de Proyectos de SOLECO.

Del mismo modo, Joachin destaca la importancia del monitoreo y mantenimiento de las instalaciones, el cual es un servicio que asegura el correcto funcionamiento de los equipos y la pronta detección de fallas. En esta tarea se pueden ocupar sensores, medidores, pantallas, entre otros elementos.

Para lograr mayor eficiencia, es importante también controlar la demanda de energía. Según documentos de AMERIC, el control de demanda es la acción de interrumpir, por intervalos de tiempo, la operación de ciertas cargas eléctricas que inciden directamente sobre la demanda facturable. La restricción de cargas se efectúa de tal manera que el proceso no se ve afectado.

De acuerdo con el mismo informe, 20 por ciento de la factura se traduce en cargos por demanda. En ese sentido, se asevera que con un sistema de monitoreo testigo se conocen sus costos de energía, cómo se cobraría, sin tener que esperar la fecha de corte. De esa manera, se puede estar al tanto de sus máximos y mínimos de demanda en el momento que suceden, incluso antes, y podrían prevenirse. En el estudio se afirma que con los reportes de calidad de energía se puede conocer en detalle los eventos que provocan costosos paros en producción, lo que permite tomar acciones para evitarlos. Por otro lado, el escrito afirma que, con los reportes de tendencias, se pueden conocer sus oportunidades de ahorro, tanto en demanda como en energía.

Respecto de las normativas, el ingeniero Roberto Carlos Figueroa, en el marco de la segunda edición del Congreso Regional Electrinoroeste:

Normatividad CFE y Construcción Sostenible en las Instalaciones Eléctricas de Desarrollos Inmobiliarios y Edificación, anunció que en el país se encuentra en proceso de aceptación una NMX de edificación sostenible.

Asimismo, explicó que, a nivel instalaciones, lo más importante fue establecer mecanismos de verificación de consumos energéticos, aportación de iluminación artificial limitada e implementación de sistemas de generación propios.

Materiales y recursos
El ingeniero Hagg explica que, para reforzar la sostenibilidad en las instalaciones, se deben incluir equipos y productos que contengan un mayor número de componentes reciclables o que puedan ser reciclados (tanto en los materiales de empaque, como en el producto en sí).

En ese sentido, existe en el mercado gran variedad de propuestas, como el reemplazo del PVC por materiales mucho más ecológicos, los tubos corrugados de polipropileno o la utilización de canaletas para cableado eléctrico sin halógenos.

También se destaca el empleo de la porcelana o baquelita, y las oportunidades de ahorro que presentan algunos conductores eléctricos, los cuales son fundamentales para la generación, transmisión, subtransmisión y distribución de la energía.

En cuanto a recursos, durante la segunda edición del Congreso Regional Electrinoroeste, la Comisión Federal de Electricidad promovió e impulsó el desarrollo de instalaciones subterráneas, presentando la actualización de la norma construcción/distribución de sistemas subterráneos que ya registra su sexta edición. Ésta incorpora, según lo expuesto, “avances tecnológicos que han permitido la modernización de las técnicas de construcción, el empleo de materiales, equipos y accesorios más eficientes, así como la reducción de costos.”

Entre ellos, se resaltan los procesos constructivos en favor del respeto del medio y la armonía con nuestro entorno. Además, entre otras acciones, se unifican criterios respecto de construcción y materiales, como la incorporación del uso de ducto PAD (polietileno de alta densidad) o PADC (Polietileno de alta densidad corrugado) para la elaboración de bancos de ductos, eliminando la utilización de PVC, así como la utilización de configuración en trébol, optimizando su construcción.

En el marco del mismo Congreso, la Comisión Federal de Electricidad presentó el programa Conjunto Transformador Económico Redes Secundarias (CTERS), el cual permite, según la exposición, “el diseño de redes secundarias, rentables, seguras, confiables y de mínimo costo”.

El CTERS es un sistema desarrollado para trabajar sobre la familia de productos de Autocad, el cual permite proyectar configuraciones para la red de baja tensión, de modo que se lleven a cabo cálculos eléctricos y algoritmos de optimización.

Iluminación, el control necesario
La iluminación en una casa representa, en un año, 20 por ciento del consumo de electricidad, mientras que en los edificios comerciales, 40 por ciento. Según la Guía de Iluminación Eficiente del Hogar, de la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (Conuee), en promedio, 35 por ciento del costo total del recibo de luz corresponde a la iluminación; por lo que el uso de sistemas de control, tanto de luz natural como eléctrica, se traduce no sólo en una disminución en el pago del servicio, sino en la reducción de emisiones de CO₂ y sus efectos sobre el cambio climático.

A la venta se pueden encontrar distintos tipos de lámparas que facilitan el ahorro energético. Algunas de ellas son de bajo consumo, economizan hasta 80 por ciento y su vida útil supera 10 veces la de las convencionales. Otras alternativas, en el caso de alumbrado público, son las luminarias solares, las de vapor de sodio o las farolas de alta eficiencia luminosa con difusor esférico de policarbonato, que ofrecen poca contaminación lumínica. También existen tubos fluorescentes de alto rendimiento, que fusionan bajo consumo, larga vida útil y LED, dispositivos semiconductores que emiten luz generada por electroluminiscencia.

En sintonía, Rubén Urquijo, director de Latinoamérica Cuentas Corporativas para Lutron, resalta la utilidad de la tecnología dimmer que se puede adaptar en casas, edificios, hasta grandes recintos comerciales.

“Los dimmers y sistemas de control de iluminación son soluciones que permiten utilizar la cantidad justa de luz requerida por un espacio en determinado horario y dependiendo del uso. Se puede reducir el consumo de electricidad hasta en 40 por ciento y se extiende la vida útil de las luminarias”.

Del mismo modo, Urquijo precisa que se pueden usar sistemas de cortinas y persianas que ayudan a optimizar la luz del día (luz natural). “Al usar al máximo la luz natural, reducimos la necesidad de emplear luz eléctrica y ayudamos a disminuir los costos en enfriamiento y calefacción”.

Por otro lado, Urquijo destaca la importancia de las redes inteligentes e indica que representan una modernización para el sistema de suministro de electricidad, en donde el software empleado puede reducir la carga de iluminación de manera pre-programada, ya sea al tocar un botón o mediante un comando automático.

“Si pensamos en los edificios actuales, la mayoría están sobreiluminados, debido a que los niveles de luz, para determinados espacios, son más altos de lo normal. Esto desperdicia energía, puede crear malestar e, incluso, reducción de productividad en los ocupantes. Sin embargo, mediante el control de la iluminación y gracias a su eficiencia energética, se puede lograr un edificio inteligente y sostenible”. Otra tecnología que se puede aprovechar son los sensores inalámbricos de ocupación, sensores de luz natural y controladores de carga.

Urquijo afirma que la construcción sostenible no es algo de moda o pasajero, y resalta que el país se encuentra en constante crecimiento en relación a esa materia. De igual forma, subraya que el principal desafío para que la sostenibilidad cobre mayor presencia radica en la educación. “Es necesario que todos los involucrados en el proceso de construcción, incluyendo inversionistas, dueños, arquitectos, contratistas, diseñadores e instaladores, estén enterados y capacitados en cuáles son las mejores prácticas para poder aplicarlas”.

Posibilidades fotovoltaicas
Este tipo de energía es usada para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar. Se puede utilizar en cualquier lugar donde se consuma energía eléctrica, exista exposición al sol y espacio suficiente para montar paneles.

“Las estructuras para colocación de paneles pueden ubicarse sobre techos, suelos y estacionamientos. Existen soluciones para todo tipo de necesidades”, afirma el arquitecto Rogelio Leal, director de SOLECO.

La energía solar fotovoltaica es una tecnología limpia y silenciosa. Entre muchos beneficios, reduce el gasto de consumo de energía en empresas, hogares y edificios. Brinda sombra y ofrece una imagen ecológica al usuario. Además, el recurso solar es inagotable y su uso mitiga las emisiones de CO₂ a la atmósfera, producidos en plantas de generación convencional.

“La energía fotovoltaica tiene muchísimas aplicaciones, en sectores como las telecomunicaciones, automoción, náuticos, parquímetros. También podemos encontrar instalaciones fotovoltaicas en lugares como carreteras, ferrocarriles, plataformas petrolíferas o incluso en puentes, gaseoductos y oleoductos”, precisa Ruy Chazaro, director general de Sustenta México.

Las instalaciones solares fotovoltaicas son modulares y pueden ir incrementando su capacidad de producción de energía, según se requiera. “Aproximadamente, cada 12.5 m2 de techo pueden producir 1 mil 550 kW/h al año. Por lo que, una nave de 10 mil m2 tiene espacio suficiente para producir 1 mil 240 MW/h anuales”, explica Christian Joachin.

Existen dos tipos de instalaciones fotovoltaicas: sistemas isla y sistemas interconectados a la red. En los primeros, el único requerimiento es que se tenga el espacio necesario libre de sombras requerido para la instalación; mientras que en los segundos, se necesita tener acceso a la red eléctrica, tener por lo menos dos hilos y el espacio suficiente libre de sombras para la colocación de los paneles.

La normativa que se refiere a este tipo de sistemas se encuentra en el artículo 690 de la NOM-001-SEDE-2005. El límite de producción es 10 kW, en uso residencial, y 30 kW, en uso comercial.

“Desde 2007, la legislación mexicana permite a cualquier usuario residencial o comercial del sistema eléctrico nacional generar su propia electricidad mediante el uso de sistemas solares, interconectándose a la misma red eléctrica para intercambiar energía con ella”, asegura Chazaro.

A pesar de ello, especialistas observan ausencia de orientación en el uso de esta fuente alternativa. De acuerdo con el ingeniero Ángel Estévez, consultor en sistemas fotovoltaicos y consultor de códigos y Normas, “falta actualizar el artículo 690 de la NOM-001-SEDE-2005 para que, considerando que cada día es mayor la tensión de corriente directa en los arreglos FV, también aumentan los riesgos en su instalación y utilización”.

Preocupa al especialista que la puesta a tierra de los marcos de los paneles fotovoltaicos, que regularmente son de aluminio anodizado, a través de su estructura metálica de montaje, muchas veces es de acero galvanizado o pintado, y que no significan una trayectoria segura de puesta a tierra para los equipos.

Estos sistemas implican el uso de equipos y mano de obra certificados. “Las medidas de seguridad, la desconexión de circuitos para corriente directa y alterna deben ser revisados. El cambiar un fusible no es una tarea sencilla, ya que hay que considerar que, aunque la alimentación de la CFE esté desconectada en un extremo, la energía fotovoltaica puede estar presente en el otro”, puntualiza el ingeniero Estévez.

El arquitecto Cueva sostiene que “el Gobierno muestra su interés al crear incentivos fiscales para apoyar esta tecnología”.

Chazaro agrega que ese clima genera un ambiente favorable para utilizar energía sostenible. Reconoce también que la falta de información y acceso a ella frenan el desarrollo de estas tecnologías. “El desafío como empresas distribuidoras de tecnologías renovables es hacer más eficiente la generación y tratar de economizar los sistemas para hacerlos más accesibles a los consumidores”, concluye.

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