Diagnostico inicial de eficiencia energetica en la biblioteca virtual de la UNAN Managua

Resumen Ejecutivo

El salón de cómputo de la biblioteca Salomón de la selva, se encuentra ubicada en la universidad nacional autónoma de Nicaragua dentro del recinto Rubén Darío. Se objetivo principal radica en ofrecer un servicio gratuito de internet con fines informativo, estudio o investigación a la comunidad universitaria. El salón de cómputo cuenta con 33 equipos de de marca Dell donde el 61% son LCD y el 49% son RCT y dos equipos de climatización artificial

Por otro lado la aplicación de una gestión de eficiencia energética en el salón de cómputo está dirigida a la optimización de los sistemas de iluminación, cómputo y climatización artificial a través del establecimiento de opciones de mejora. En el desarrollo de la documentación se realizaron muestreo in situ con el fin de recopilar datos para la revisión de los rendimientos teóricos y comparación con los rendimientos reales, análisis de los sistemas de cómputo e climatización.

Además se pudo identificaron un total de 5 opciones de eficiencia energética de las cuales 3 están directamente relacionados con los sistemas y dos consiste en la aplicación de una buena planificación social y se propone 3 nueva propuesta para el sistema de iluminación en el cual se estará evaluando en base a la eficiencia.

Las opciones de eficiencia energética más importante encontramos las de transferencia de tecnología. Mantenimiento y concientización a la comunidad estudiantil debido a las siguientes razones: Las iluminarias en el salón de computo no presenta una eficiencia adecuada y no cumple con la cantidad requerida de lx para el salón que según la ISO 8995 requiere de 500 lx por lo cual se requiere un cambio de tecnología, por otro lado según la investigación en situ se encontró que tanto iluminarias como cómputo y los aire acondicionados se encuentra en mal estado habiendo 3 iluminaria totalmente fundida lo que representa el 27.28% del total y de igual manera sucede con los otros sistema mencionados además se pudo constatar de que los usuarios no tiene concienciación energética ya que dejan abierta la puerta, lo que hace que haya un consumo mayor de energía por parte de los equipos.

I Objetivos

• General

Realizar una gestión de eficiencia energética en la biblioteca virtual de la Unan Managua, Permitiendo determinar las potenciales opciones de ahorro energético.

• Especifico

• Describir las generalidades de la biblioteca virtual de la Unan Managua en el Recinto Rubén Darío desde la perspectiva energética.

• Determinar el censo de cargas eléctricas para la elaborar el balance de energía

• Analizar los sistema de iluminación, climatización y cómputo para la generación de opciones de ahorro energéticos

• Evaluar las opciones de ahorros energéticos, a partir de un análisis técnico-económico y ambiental.

Pre evaluación

2.1. Generalidades del lugar

La Biblioteca Salomón de la selva, es una organización cuya ocupación consiste en mantener un buen fondo bibliográfico actualizado y facilitar mediante los servicios eficientes del personal, documentos tanto físico como virtual necesarios para satisfacer las necesidades de información a los estudiantes.

Dentro de las funciones principales se encuentran las que se menciona a continuación:

• Realizar diversos tipos de investigaciones, mediante sus recursos y servicios

• Promover y difundir las pautas culturales

• Mejorar y brindar un servicio de calidad a la comunidad estudiantil de forma rápida y eficaz.

Uno de los principales servicios que ofrece el edificio Salomón de la Selva a la comunidad universitaria es la biblioteca virtual o Sala de Internet la cual ofrece a sus usuarios un servicio gratuito de internet con fines de información, estudio o investigación. El servicio está destinado a facilitar las consultas disponibles en la red.

Dentro de la sala de internet se encuentra 33 equipos de cómputos, marca DELL de donde el 61% son LCD y el 41% son RCT, además cuenta con dos unidades de aire acondicionado de 60,000 BTU/h y el sistema de iluminación que se utilizas es un sistema carcasa de 4 lámpara fluorescentes de marca silvanya de 32 w y 40 w respectivamente donde el 79% son de 32 w y el 21% son de 40 w para un total de 14 luminarias silvanya.

2.2. Mapa de ubicación

Donde está el símbolo del libro está ubicado el laboratorio de cómputo de la biblioteca de la UNAN-MANAGUA.

Ilustración 1 Localización del área de estudio

2.3. Línea de Base

Atreves de la elaboración de la línea de base se realizara un análisis de la situación actual en que se encuentra el sistema de cómputo en la cual se realizara énfasis en los antecedentes, sistema de climatización y los sistemas de cómputos donde se generara las opciones de eficiencia energéticas.

2.3.1 Antecedentes

El salón de computo de la biblioteca unan Managua es el órgano encargado de brindar un servicios de investigación, información y desarrollo a los estudiantes de la UNAN MANAGUA, Inicialmente inicio sus operaciones con 17 equipo de cómputo de marca Dell con pantalla RCT, y un equipo de aire acondicionado con una capacidad de 60000BTU/horas lo cuales consumía energía en exceso debido a la tecnología del mismo y el equipo de acondicionamiento no era el adecuado ya que no cumplía con las condiciones de eficiencia ni con la condiciones de confort. A partir del año 2011 la biblioteca aumenta su capacidad a 33 equipos manteniéndose inicialmente los monitores RCT (11 Equipos) y lo demás monitores LCT aunque el salón de computo no presenta ningún tipo control de medición de consumo energía es evidente que el consumo no es eficiente debido a la tecnología del mismo.

2.3.2 Sistema de Climatización

El salón de cómputo cuenta con dos aires acondicionados, y su sistema de climatización que se caracterizan por ser unidad Split de pared con un rango de 60000 BTU, y la temperatura promedio de enfriamiento en el salón de cómputo oscila en un rango de 17C y 24.5C con una humedad relativa de 48.2 % donde normalmente el equipo utiliza refrigerante R-22 [1]

La Biblioteca salomón de la selva realiza mantenimiento a través del personal de mantenimiento de la unan Managua. Los cuales revisan todos los componentes de la unidad de climatización.

Para conocer la eficiencia de los aires acondicionados, es necesario conocer la capacidad de enfriamiento y potencia eléctrica, y posteriormente determinar las eficiencias de las unidades según el tipo de diseño en la siguiente tabla se muestra algunas características de eficiencias.

Tabla 1 Rango de eficiencia energética

2.4. Censo general de equipos.

En la parte de evaluación del presente trabajo se encuentra los censo para cada uno de los sistema (Ver tabla 3 a 6)

2.5 Potencia Total.

Habiendo realizado una investigación in situ y posteriormente procesado por la metodología adecuada se determinó que la potencia de la biblioteca virtual oscila aproximadamente en 28.794 KW.

2.6. Hora-efectiva-mes-año.

Habiendo determinado por medio de la elaboración de una encuesta se confirmó que el horario laboral de la biblioteca virtual es de 308 horas adoptándose a las condiciones de calendarios de la unan Managua por lo cual se procesara los datos con estos cálculos.

2.7. Consumo de energía.

Aplicando los procedimientos necesarios y procesando los datos por la metodología adecuada se muestra en la tabla No 2 el consumo de energía de los 3 sistemas a analizar

Tabla 2 Consumo de energía

2.8 Condición climática.

Tomando como punto de referencia la investigación realizada por el centro meteorológico de la nasa donde determinó que la temperatura y humedad para Nicaragua es aproximadamente de 25.9 C y una humedad promedia de 69.9%, partiendo de lo ante mencionados se tomara la temperatura y humedad correspondiente al área de estudio.

Evaluación

3.1 Tarifa eléctrica a la que se sujeta

Puesto que la carga contratada es mayor a los 25KW para uso general, el tipo de tarifa debe ser la T-2 general mayor de acuerdo a la tarifa actualizada que entro en vigencia el primero de noviembre del presente año según el ente regulador (INE).

3.2 Sistema de iluminación

Situación actual del sistema de iluminación.

Actualmente en el laboratorio de computo de la biblioteca central de la UNAN-MANAGUA, la distribución de las luminarias está bastante acertada a la cantidad de lumen necesario para el local, el tipo de luminarias que se utiliza es un sistema carcasa de 4 lámparas fluorescentes marca silvanya de 32 w y 40 w donde 11 luminarias son de 32 w y 3 de 40 w para un total de 14 luminarias silvanya de empotrar.

Sin embargo debido a la carencia de un buen mantenimiento y un buen control del sistema de iluminación, hay luminarias que se encuentran en mal estado con hasta 3 lámparas fluorescentes completamente fundidas o sin funcionamiento, de las cuales 5 luminarias poseen este problema.

De esta manera se encuentra afectando todo el sistema de iluminación y por ende se llega a la conclusión que el local no posee una iluminación adecuada según la norma ISO 8995, puesto que según el día que se realizaron estas mediciones estaban presentes todos estos problemas.

Según la norma ISO 8995 (8995, 2002)"Principles of visual ergonomics – Thelighting of indoorworksystems" lo recomendado para un laboratorio de computación es de 500 lx en el área útil del local. Lo cual no se cumple según las mediciones actuales del local de las cuales se obtuvo que el valor en de luxes en plano útil de trabajo está entre 250 y 400 lx según la posición y organización de la luminaria.

Cabe señalar que si todas las luminarias estuvieran en buen estado, es decir con sus lámparas funcionando a como debe ser, la cantidad de luxes del local se acercaría a lo recomendado por la norma ISO 8995, lo cual indica que el estado en el que se encuentran estas luminaria es de suma importancia para poder cumplir a lo establecido por la norma y así lograr la plena satisfacción de los usuarios y trabajadores del laboratorio de computo de la biblioteca central de la UNAN-MANAGUA.

Por otro lado el consumo de energía es un poco alto debido a la tecnología usada en luminarias, ya que la de eficiencia de cada lámpara es de apenas 2100 luxes y se requiere de una potencia de 32 y 40w según el tipo de lámpara antes descrito.

Distribución actual de luminarias

Laboratorio de computo UNAN-MANAGUA.

Ilustración 2 Plano de Computo

CENSO GENERAL DE CARGAS:

Para lo siguiente se debe considerar:

Horas de trabajo lunes a viernes= 13h

Sábados=7h

Domingos= 5h

A continuación la información obtenida nos visualizara la situación real de energía del local, posteriormente dicha información servirá para realizar el análisis energético, el cual consiste en analizar los resultados obtenidos en el censo general de carga y establecer acciones para la disminución del consumo de energía.

Tabla 3 sistema de iluminación

Para el levantamiento de los datos se realizó el censo de carga de las luminarias considerando que todas las luminarias se encontraban en buen estado, se realizó un segundo censo de las mismas luminarias considerando las lámparas que se encontraban en mal estado el cual se disminuye el consumo en aproximadamente 81 KW/hmes, en el cual se encontraron 8 lámparas fuera de funcionamiento 7 de 32 watt y 1 de 40 watt.

Tabla 4 Descripción del sistema de iluminación

3.2Sistema De Cómputo

Tabla 5 sistema de computo

En el censo de carga para el sistema de cómputo en el levantamiento de los datos se tomaron en cuenta los monitores y las baterías en las que estaban conectadas cada una de las maquinas con una intensidad individual de 0.51A para las maquinas compactas, monitor LCD y 1.4A para las demás máquinas y un factor de potencia del 0.84 para cada una.

3.4 Sistema de Aire acondicionado

Tabla 6 Sistema de acondicionamiento

Tabla 7 Resumen de los sistemas

Se determinó que el consumo total en KW/hmes es de 5201.504 siendo el sistema de acondicionamiento de aire el de mayor consumo con un 70% del consumo total con 3622.08KW/hmes, el de menor consumo el sistema de iluminación con un 9% del consumo con 581.504 KW/hmes.

IV Medida de ahorro energético

4.1 Generación de Medida de ahorro

• 1. Sustitución de iluminaria por marca Phillip

Descripción: El centro de cómputo cuenta con luminaria de marca silvania corriente de 35 w y 40 w tecnología T-12 Y T-8 respectivamente, la cual son menos eficientes que las marcas y tipos que se está proponiendo, y por ende esto generaría un menor consumo de la energía eléctrica.

Costo: Al sustituir la iluminaria sylvania por la Philips de uso más eficiente estaría generando un costo de $ 138 con una vida útil de 20000 horas.

Beneficio ambiental: Al implementar este cambio reduciría el consumo de energía por parte del salón de cómputo y se reduciría el uso de CO2 que es el causante de la lluvia acida y el efecto invernadero.

• 2. Sustitución de los monitores RCT por monitores LCD

Descripción: Según la investigación realizada in situ se encontró que el 41% de los monitores de centro de cómputo son RCT lo que corresponde a 13 equipo lo cual genera un consumo de energía de 170 watt debido al tipo de tecnología por lo que se recomienda la sustitución del mismo por monitores LCD.

Costo: Dado que la sustitución seria por equipo LCD (13 monitores) que oscila en un precio de $85.00 por lo tanto la inversión para estas medidas de ahorro energético sería de $1105.0 (Mil ciento cinco dólares netos)

Beneficios: Al sustituir los monitores RCT por monitores LCD generaría un ahorro de 120.3 watt por equipo[2]y generaría 1563.9 watt en ahorro. Además se estaría contribuyendo el un mejor confort para los estudiantes.

• 3. Sustitución de un equipo de aire acondicionado de 60000 BTU por uno de 30000 BTU

Descripción: Por medio de los cálculos indicados se determinó que los requeridos para climatizar en el salón de cómputo de la biblioteca salomón de la selva es de 80452 BTU lo que significa que los equipos de climatización sobre pasa la capacidad demandada generando así un mayor consumo de energía.

Inversión: Se requiere de una inversión de $600 para la adquisición del equipo de aire acondicionado que se pretende de adquirir.

Beneficio. Al sustituir el equipo de aire acondicionado de la capacidad que se encuentra actualmente por el equipo de mayor eficiencia y de menor consumo se estaría contribuyendo de la siguiente manera:

• Reducción de la demanda de consumo eléctrico

• Reducción de las emisiones de dióxido de carbono, causante del calentamiento global.

• Optimización del sistema de climatización.

• 4. Elaborar un plan de mantenimiento para los sistema de iluminación, computo e equipo de ventilación artificial

Descripción: Actualmente el centro de cómputo cuenta con 2 computadoras dañadas y por experiencia propia lo equipos presentan lentitud en el sistema lo que se atribuye por una ausencia de mantenimiento. Por otra parte se pudo constatar que el 21.42% de las iluminarias se encuentra fuera de servicio por lo cual hace que el sistema de iluminación no cumpla con los requeridos para los tipos de actividades que se realiza en el centro de cómputo.

Inversión: No se necesita de ningún tipo de inversión; simplemente acudir a los estudiantes relacionados con estos tipos de temas (ingeniería industrial) lo cual se podría tomar como una investigación aplicada.

Beneficios: Mejor control del uso de los equipos así como las disminución de energía.

• 5. Concientización a la comunidad universitaria.

Descripción: En el trascurso de la investigación se pudo notar que la comunidad universitaria realiza un mal uso de los servicios que ofrece este centro siendo los principal que la puerta del centro de cómputo permanece abierta lo que ocaciona un mayor consumo de energía por parte de los equipos de ventilación artificial.

Inversión: No se necesita de ninguna inversión; simplemente de una buena concientización energética la cuales se podrían desarrollar en clases tales como seminario de formación integral o introductoria para todas las carreras

Beneficio ambiental: Reducción del consumo de energía

• 6. Reubicación de los equipos de ventilación artificial

Descripción: a simple vista se puede observar que la ubicación de los equipos de acondicionamiento no es ideal, lo que quiere decir que no hay un confort homogéneo,

Inversión: La inversión radica en la reubicación de los equipos la cual puede realizarla el equipo de mantenimiento especializado de la universidad.

Beneficio: Originara un mayor confort a los usuarios y trabajadores

• 7. Elaboración de las políticas aplicada al consumo racional de energía

Descripción: Actualmente el centro de cómputo no presenta política aplicada al uso racional de energías por la cual se recomienda establecer las antes mencionadas.

Inversión: No se necesita inversión, ya que los trabajadores del centro de cómputo en coordinación con los estudiantes para realizar las políticas

Beneficio: Reducir el consumo de energía y aumenta la concientización en el uso racional de energía

4.2 Estudio de Pre factibilidad (Técnico-económico-ambiental)

4.2.1 Factibilidad técnica

Las gestiones de eficiencias energéticas recomendadas para la biblioteca virtual de la unan Managua, presenta la particularidad de que requiere inversión en tecnología (cambio de iluminaria, sustitución de monitores RCT por LCT) las cuales se considera factibles técnicamente, aunque estas presente una inversión

Tabla 8 Resumen de los criterios técnicos.

4.2.2 Factibilidad ambiental

Análisis ambiental

La mayoría de las instituciones no se preocupan por mantener un historial de cuanto se consume en energía eléctrica, ya que sus mentes piensan que pagan un servicio no el consumo, sin tener idea ni medida de lo que esto puede llegar a causar.

A continuación se muestra la producción de CO2 calculados con datos extraídos de ENDESA.

Tabla 9 Producción de dióxido de carbono

Tabla 10 Emisiones de dióxido de carbono

Se estima un consumo de dióxido de carbono de 2080.6016 KG emitidos haciendo contar que todos los equipos eléctricos se encuentran en buen estado.

Si se realiza el análisis con la realidad actual del local en el cual se encuentran 8 luminarias fuera de funcionamiento, lo cual equivale a 81.312KW menos, en la actualidad se disminuye la emisión de 32.52KG de dióxido de carbono al mes.

Factibilidad ambiental

Al aplicar las opciones de eficiencia energética propuesta anteriormente se dejara de emitir dióxido de carbono en gran cantidad de PPM, por lo tanto se optimiza los sistemas de cómputo, ventilación y climatización.

4.2.3 factibilidad económica

De las 7 opciones de eficiencias energéticas únicamente 3 de ellas se requiere de inversión por lo que se procederá a calcular la TIR y el VPN ya que son dos de los criterios para selección de inversión por lo cual a continuación se muestra en el presente resumen.

Tabla 11 Resumen de la factibilidad económica.

Como se puede observar en la tabla No 11 el VPN de las opciones 1 y 2 de eficiencias energéticas son positivos para el periodo de recuperación propuesto con un valor de $ 69.6 y $ 798.9 respectivamente por lo que viendo desde el punto de vista del dinero en el tiempo las opciones de eficiencia son aceptables.

Tomo como punto de referencia el 25% el cual corresponderá a las tasas mínimas aceptables de rendimiento podemos decir que las medidas de ahorro energético se consideran aceptables.

4.3 Recuperación de energía (MTO) Programa de mantenimiento para el salón de computo.

Tabla 12 Programa de Mantenimiento para el centro de computo

4.3 Transferencia de tecnología

Sistema de ventilación artificial

Según observaciones se encuentra un total de 33 equipo de cómputo de marca Dell dado lo anterior la biblioteca virtual cuenta con una capacidad de 33 de lo cual únicamente utiliza el 93% de su capacidad debido a que dos de los equipo no se encuentra en funcionamiento

Conclusiones

Habiendo determinado la metodología de gesto energética se determina los siguientes:

Entre las generalidades más importantes están qué cuenta con 33 equipos de los cuales únicamente 31 funcionas, se encuentra 14 luminarias de 14×4 donde el 26% de ella se encentra en mal estado y no cumple con los requisitos de la ISO 8895 que establece que se requiere de por los menos 500 lux para centro de cómputo.

Por medios de los cálculos realizado se determinó que el sistema de aire acondicionado presenta una sobre capacidad la cual no es la requerida por el local.

El sistema de iluminación no cumple con lo que establecido en la ISO 8895 que se requiriere de 500 lux.

De acuerdo a los establecidos se considera de que las propuesta expuesta es aceptable desde un punto de vista económico, ambiental y técnico

Recomendaciones

Implementar el plan de mantenimiento preventivo

Descripción: El centro de cómputo no realiza un plan de mantenimiento preventivo en los sistemas de cómputo, eléctrico si no correctivo en la tabla No 11 muestra el plan preventivo propuesto

Con la implementación del programa de mantenimiento preventivo la empresa realizara una buena administración de la energía, la cual se ira implementando paulatinamente, al realizar acciones para reducir los consumos, realizando mantenimiento preventivo y correctivo.

Cambio de luminaria en mal estado

Descripción: Actualmente se encuentra el 26.13% de las luminarias en mal estado por lo que se recomienda sustituirlas por luminarias de mayor eficiencia tales como Phillips de 35 w con un flujo luminosos de 3300 lum

Propuesta del sistema de iluminación.

Para las propuestas de iluminación se hizo uso del software de iluminación para interiores Dialux versión 4.11 y los resultados son los siguientes:

Considerando todos los aspectos para una buena distribución de iluminación adaptadas a las normas internacionales se procedió al cálculo.

Propuesta N° 1

Acá se está proponiendo la instalación y distribución de una luminaria muy eficiente según las especificaciones técnicas, como es la Luminaria Philips de 2x35w empotrada, no importando los costos que se requiere para la obtención de la misma.

Según los cálculos de la iluminación de este tipo de lámparas, para el local se requiere lo siguiente:

N° de artículo: 15 piezas PHILIPS TBS298 2xTL5-35W HFP M6

Flujo luminoso (Luminaria): 4921 lm

Flujo luminoso (Lámparas): 6650 lm

Potencia de las luminarias: 77.0 W

Clasificación luminarias según CIE: 100

Código CIE Flux: 70 99 100 100 74

Lámpara: 2 x TL5-35W/840 (Factor de corrección

1.000).

Ilustración 4 PHILLIPS TBS298

Ilustración 5 Requerimiento técnico propuesta No 1

LABORATORIO DE COMPUTO BIBLIOTECA UNAN-MANAGUA / Resumen

Ilustración 6 Distribución de iluminaria propuesta 1

Ilustración 7 flujo luminoso propuesta No 1

Ver descripción general en anexo N° TAL

Propuesta N° 2

En esta sección se propuso instalar y distribuir una Luminaria HavellsSylvania 2x 36w para empotrar lo cual representa un número de piezas mayor que el de Philips pero cabe señalar que los costos por obtención de la misma son mucho menor que las de marca Philips. Aunque son un poco menos eficientes según la descripción técnica.

Según los cálculos de la iluminación de este tipo de lámparas, para el local se requiere lo siguiente:

N° de artículo: 18 Pieza HavellsSylvania 0052330 SYLCLEAN 236 HR B2 PC

Flujo luminoso (Luminaria): 4045 lm

Flujo luminoso (Lámparas): 6700 lm

Potencia de las luminarias: 86.0 W

Clasificación luminarias según CIE: 100

Código CIE Flux: 70 93 99 100 61

Lámpara: 2 x 36W T8 (Factor de corrección 1.000).

Ilustración 8 Descripción técnica propuesta No 2

Distribución propuesta.

LABORATORIO DE COMPUTO BIBLIOTECA UNAN-MANAGUA / Resumen

Ilustración 9 Distribución de iluminaria propuesta No 2

Ilustración 10 Representación de iluminarias propuesta No 2

Ver descripción general en anexo numero tal

PROPUESTA N° 3

Aquí se propone distribuir una lámpara más barata como es la Luminaria HAVELLSSYLVANIA 0059102 Sylvania OctaBRIGHT Louvre 4x32W T8 Pero con una eficiencia menor según las descripciones técnicas de la misma por lo que el consumo de energía será mayor porque se requeriría utilizar más lámparas para poder cumplir con las necesidades del local (la cantidad necesaria de lx).

Según los cálculos de la iluminación de este tipo de lámparas, para el local se requiere lo siguiente:

N° de artículo: 14 Pieza HAVELLSSYLVANIA 0059102 Sylvania Octa BRIGHT Louvre 4x32W T8

Flujo luminoso (Luminaria): 5411 lm

Flujo luminoso (Lámparas): 8400 lm

Potencia de las luminarias: 130.0 W

Clasificación luminarias según CIE: 100

Código CIE Flux: 59 91 99 100 65

Lámpara: 4 x 32W T8 (Factor de corrección 1.000).

Ilustración 11 Descripción técnica Propuesta 3

Anexos

Anexo I

Tabla 13 Indicadores de temperatura