Programa de ahorro de energía eléctrica

Indice1. Introducción 2. Marco Problema 3. Marco Teórico 4. Marco Metodológico 5. Marco diagnóstico del sistema eléctrico 6. Marco propuesta para el ahorro de energía eléctrica 7. Conclusiones 8. Bibliografía

1. Introducción

En los últimos años el consumo de energía eléctrica se ha elevado a un ritmo superior al crecimiento económico, ya que suple las necesidades del aparato productivo, porque está relacionado con mayores niveles de vida y propósitos no materializados, mezcla esta que lleva a reflexionar, sobre todo si se tiene en cuenta que en energía se gasta una importante cantidad. Debido a este ritmo de crecimiento se deben tomar una serie de acciones que impidan aumente el índice físico del consumo energético, y para esto resulta imprescindible identificar y explotar todas las reservas de eficiencia, extendiéndose el proceso al acomodo de carga, lo que es sinónimo de eliminar todas las producciones y servicios que no están haciendo trabajo útil en el horario de máxima demanda. Sin embargo, es fácil percibir que algo se está malgastando cuando se observa una llave que derrama agua, combustible, petróleo, etc., pero cuesta percibir que está sucediendo igual cuando se deja encendida una lámpara, se tiene la radio, el televisor y el calentador de agua funcionando mientras se está planchando o leyendo el periódico.

Esta realidad pone de manifiesto que la electricidad no es sólo ese enchufe donde se conectan los equipos, es el final de la inmensa cadena que se origina en las grandes centrales de generación y para que llegue hasta un hogar debe: ser generada en grandes y costosas plantas, en el mismo instante en que se requiera; transportada hasta los centros poblados, recorriendo muchos kilómetros y utilizando inmensas torres, transformadores y cantidades de cables; distribuida en menores bloques de energía, hasta su hogar, utilizando cientos de transformadores, postes y kilómetros de cable; entregada, medida y facturada, para lo cual se requiere de equipos de medición, herramientas, personal para emitir y entregar facturas, así como para atender reclamos y solicitudes. Todo este sistema eléctrico debe mantenerse al día, lo cual requiere personal especializado y alta tecnología en materiales y equipos.

Es de imaginarse cómo se podría vivir sin la vital electricidad, qué sería de todos los adelantos y la tecnología, si un día dejara de existir. Nada, en su gran mayoría, tendría el valor que por ello se paga, sin la electricidad para hacerlo funcionar. Entonces, ¿quién tiene más valor, aquél televisor supermoderno de 90 pulgadas, el computador de 1000 MHz, el útil equipo desintegrador de cálculos renales o la electricidad que lo hace funcionar?. Todo esto para reflexionar y pensar en la necesidad de no malgastar este recurso, ni los que la hacen posible. En vista de esto se están emprendiendo planes, programas económicos y energéticos, con la finalidad de aumentar las reservas existentes y paliar el uso desproporcionado que se tiene de la energía eléctrica, como es el caso del presente trabajo que enmarca dentro de sus lineamientos un programa de ahorro de energía eléctrica por iluminación, en una institución educativa, ya que la iluminación es la responsable por más o menos del 20 % del consumo de energía, abarcando en este número la industria, el comercio y las residencias.

Además, son muchas las posibilidades de reducción del consumo de energía que se gasta en iluminación, desde el simple cambio de una lámpara hasta la implementación de nuevos sistemas con equipamiento electrónico inteligente. Pensando en ello se ha desarrollado una tecnología de bajo consumo de energía, lámparas, balastos, controles electrónicos y sistemas de iluminación que ahorran energía, tienen una mayor duración y ayudan, de esta forma, a evitar riesgos de racionamiento.

Para una mejor comprensión de este trabajo se ha dividido en seis capítulos, donde se explican los procedimientos realizados para cumplir con los objetivos propuestos.

El capítulo I, muestra un marco problema que permite visualizar de una manera muy clara lo que es el planteamiento del problema, la justificación e importancia, el alcance y delimitación y los objetivos que fueron planteados. El capítulo II, presenta un marco teórico, donde se plantea los antecedentes de la investigación y las bases teóricas sobre los sistemas eléctricos. El capítulo III, el marco metodológico, el cual comprende el tipo y diseño de la investigación, la población o universo de estudio, así como los instrumentos y técnicas de recolección de la información. El capítulo IV, presenta un marco diagnóstico de la situación eléctrica que tiene la institución actualmente, para tener una referencia de cómo funcionan los equipos; además se muestra la demanda eléctrica de las instalaciones de dicho instituto, haciendo énfasis en los sistemas de iluminación. Este diagnóstico se realizó con la finalidad de considerar, no solamente las necesidades actuales de energía eléctrica, sino también desarrollar las bases para optimizarla. El capítulo V, presenta todas las alternativas del programa de ahorro de energía en el IUTJAA, Anaco y se hizo un cálculo del consumo de iluminación con nuevas luminarias para evaluar la factibilidad de una posible sustitución. El capítulo VI, muestra las conclusiones y recomendaciones que resultaron de esta investigación.

2. Marco Problema

1-. Planteamiento Del Problema A través de los tiempos el hombre se ha valido de múltiples servicios que le han proporcionado confort a su subsistencia, tal es el caso de la energía eléctrica que ha tenido un papel preponderante en el desarrollo de la sociedad porque permite el avance de la tecnología en la vida moderna, y a su vez ésta ofrece equipos cada vez más sofisticados que brindan recreación, entretenimiento y comodidades, demandando mayor cantidad de energía, como lo son los electrodomésticos, los aires acondicionados, etc., que en el ámbito residencial representan un papel primordial, ya que cada día son más necesarios para facilitar las labores tanto en el hogar como en el trabajo.

Estos adelantos han hecho que el consumo de energía eléctrica en las grandes ciudades haya tenido un aumento paulatino en los últimos años, tal como se observa en el gráfico N° 1, caracterizándose principalmente en que la sociedad moderna es creciente y altamente tecnificada y continúa en la búsqueda de la comodidad, el desarrollo y el crecimiento en todos los aspectos: La ciencia, las guerras, las medicinas, el trabajo, el hogar, etc. Esto se constituye en un factor bastante preocupante hoy en día, ya que es vital para la sociedad moderna, porque representa la sangre que hace mover los brazos de la tecnología y el desarrollo del mundo. Y es donde se debe poner de manifiesto la necesidad de reflexionar y pensar en no malgastar el uso de la energía eléctrica.

Gráfico N° 1. Consumo relativo de energía en Latinoamérica.

Fuente: WWW. Members.Tripod.Com/

Cabe destacar que la electricidad debe ser generada, transportada, distribuida, medida y facturada, pero todo este proceso requiere de un sistema eléctrico que debe mantenerse al día, donde se incluye personal especializado y alta tecnología en materiales y equipos, tal como lo manifiesta Penissi (1993), "que es de suma importancia el disponer de un sistema de distribución eléctrica que brinde cierta confiabilidad, continuidad y seguridad a las personas que habitan las viviendas" (p. 1).

Venezuela no está alejada de esta continuidad y seguridad, porque el sector eléctrico tiene como finalidad principal la satisfacción de los requerimientos de energía eléctrica que demandan tanto la colectividad como todas aquellas actividades orientadas al desarrollo económico y social del país. Para cumplir estos objetivos las empresas de este sector, CVG – Electricidad del Caroní (EDELCA), Electricidad de Caracas (ELECAR), Energía Eléctrica de Venezuela (ENELVEN) y Compañía Anónima de Administración del Fomento Eléctrico (CADAFE) deben realizar todas o algunas de las etapas, como lo son: Generación, transmisión, distribución, y comercialización del servicio eléctrico. En la actualidad estas empresas integran el llamado sistema eléctrico interconectado en Venezuela, que es controlado a través de la Oficina de Operación del Sistema Interconectado (OPSIS), creado en 1968. La tabla N° 1 muestra las estadísticas de producción y consumo de electricidad, en Venezuela, en el período de 1947 a 1987, sin incluir a los autoproductores. Observándose claramente el crecimiento energético que se ha tenido en las últimas décadas.

Tabla N° 1. Producción y consumo de electricidad en Venezuela.

Fuente: Revista "Energía e Industria", Enero – Marzo 1989

Para 1997 la energía total generada por CADAFE, EDELCA, ELECAR y ENELVEN, correspondió a 76.277 GWH, según la OPSIS 1998. La capacidad de generación instalada del sistema interconectado asciende a 19.031 MW, donde EDELCA representa el 59 % de la generación y CADAFE el 22 %, es decir que debido a los grandes recursos hidrológicos con que cuenta Venezuela, el 62 % del total generado corresponde a energía proveniente de centrales hidroeléctrica, el restante 38 % proviene de céntrales termoeléctricas.

Es necesario enfatizar, que la energía hidroeléctrica se crea gracias al caudal de grandes ríos, como es el caso del Caroní, y es producida por la central hidroeléctrica Raúl Leoni, mejor conocida como "Guri" y administrada por la Electricidad del Caroní (EDELCA). Esta ha sido responsable de todo el peso de la generación eléctrica en los últimos años, pero en los actuales momentos, esta vital planta no tiene la capacidad de satisfacer la demanda del país, debido a que la ausencia de precipitaciones ha reducido considerablemente el nivel de agua en Guri; ante esta situación se están tomando medidas y se ha comenzado una campaña educativa sobre el racionamiento y uso eficiente de energía. De acuerdo a esto, Blanco (2001) plantea:

Aunque existen en el país siete plantas principales de generación de electricidad -tanto hidroeléctrica como termoeléctrica-, Guri (hidroeléctrica) aporta 70 % de la energía nacional, cuando la distribución debería ser de 60 % de hidroelectricidad y 40 % de termoelectricidad. Esto ha hecho al país muy dependiente de una sola fuente, que hoy esta en problema. Si la sequía no merma, para el 2002 esa central dejará de producir 5.000 gigavatios por horas al año –casi 50 % de la energía eléctrica que consume Caracas en un año- para el sistema eléctrico interconectado que cubre al territorio.

Así mismo, las plantas termoeléctricas que necesitan quemar combustible, poseen unidades que trabajan con gas y diesel, y son muy poco utilizadas por su alto porcentaje de contaminación ambiental, pero en vista de la situación que presenta la represa de Guri se han tenido que reactivar algunas de estas plantas, para esto, "…a mediados de este año se comenzó a aplicar un plan de contingencia, que incluye el incremento y la recuperación del parque termoeléctrico nacional. Como parte de ese plan, la Electricidad de Caracas está aportando al sistema interconectado del país un promedio de 100 gigavatios por hora al mes".(Ídem).

Por otra parte, esta problemática energética que afronta el país evidencia una tendencia hacia el incremento de las tarifas eléctricas, como se muestra en la tabla N° 2, donde se observa un aumento de aproximadamente 2,6 % del año 2001 al 2002.

Tabla N° 2. Aumento de las tarifas del 2001

Fuente: Gaceta Oficial de la República Bolivariana de Venezuela. N° 5.512

Pero para comienzo del año 2002 se produjo un nuevo aumento en las tarifas eléctricas, tal como lo refiere León (2002):

El nuevo pliego de tarifas eléctrica, en vigencia a partir de este viernes 1 de Febrero,… éste servicio experimentará un aumento del 7,5 % para el área metropolitana de Caracas y un 20 % promedio para el resto del país. Esta disposición oficial tiene por objetivo revertir el consumo desproporcionado de electricidad en la población,…Y al mismo tiempo está dirigido a recompensar o castigar el buen uso de la energía y lograr la meta de ahorro en un 10 %, prevista por el gobierno, en momentos en que el prolongado período de sequía afecta la disponibilidad en la generación hidroeléctrica. (p.2-1)

Así mismo, Maracara (2002), establece que "el pliego tarifario del sector eléctrico contiene aumentos tarifarios automáticos cercanos a los 30 % promedio cada año". (p. 18). Dichos aumentos se deben a los factores que intervienen en el calculo de las tarifas eléctricas, donde se puede mencionar: Cargo por energía (Bs./KWH), cargos por demandas (Bs./KVA), factor de ajuste por variación inflacionaria (FAVI) y factor de ajuste por combustible (FACE).

Gráfico N° 2. Tendencia incremental de los costos de combustible y energía.

Fuente: Gaceta Oficial de la República Bolivariana de Venezuela. N° 5.512

Los dos primeros factores dependen principalmente del consumo que presenten los suscriptores del servicio de energía eléctrica, mientras que el FAVI es un parámetro que depende de los índices del Banco Central y crece de acuerdo a la inflación y el FACE oscila de acuerdo al costo del combustible. En el gráfico N° 2 se presenta una variación hacia el aumento de los precios mensuales de combustible y de energía de sustitución, consideradas base fundamental para determinar el costo de las tarifas eléctricas.

Toda esta problemática manifiesta que aquella poca preocupación que existía en Venezuela por el consumo de electricidad, porque su precio era bajo comparándolos con otros insumos, debe cambiar, ya que a raíz de los ajustes inflacionarios y aumento de los combustibles se presenta la interrogante si se sigue o no malgastando el uso de la energía eléctrica; para esto en muchos hogares se están tomando medidas para disminuir los costos, por ejemplo apagar el televisor que no se está viendo o las luces en las habitaciones desocupadas y usar la lavadora con su carga máxima son algunas de las medidas caseras que contribuyen a controlar el consumo de energía eléctrica.

Pero en realidad esta problemática no sólo se refleja en cosas domésticas, sino también en las grandes corporaciones, donde la búsqueda de soluciones a los constantes aumentos de electricidad y consumo de energía eléctrica es más perentoria, ya que esto representa mayor costo de facturación. En el caso de organismos públicos, donde las soluciones son más complejas, porque cada día se observa mayor desgaste, como es el caso de calles, avenidas y plazas públicas, donde la mayoría de los sistemas de iluminación son del tipo incandescente de más de 30 años, presentando problemas como: la vida útil de los bombillos, que es corta; la humedad, que hace que las luminarias se queman muy rápidamente; los niveles de iluminación, que son muy bajo, considerando también que funcionan casi todo el día, debido a que los dispositivos de encendido automáticos (Fotoceldas) se encuentran dañadas por la falta de mantenimiento.

De igual manera en instituciones educativas, como en escuelas, liceos e institutos universitario se presenta los problemas de derroches de energía eléctrica, de los cuales podemos mencionar algunas: la despreocupación por parte de todo el personal, en cuanto al apagado de las luces y equipos que no se están utilizando; el uso de lámparas incandescentes del tipo de halógenos, de muy alto consumo de energía; el envejecimiento y deterioro de materiales y equipos, los cuales cumplen con su período de vida útil, tras el cual deben ser reemplazados; la falta de mantenimiento; las conexiones desproporcionadas, todo esto ocasiona interrupciones prolongadas y costosas en el servicio de electricidad, que afecta directa e indirectamente al personal que labora en dichas instituciones.

Dentro de estas instituciones se encuentra el Instituto Universitario de Tecnología "José Antonio Anzoátegui" (IUTJAA) que de igual forma no escapa a la problemática ante manifestada, ya que posee los sistemas eléctricos comúnmente utilizados, circuitos de alumbrados, tomacorrientes, etc., que permiten conectar equipos que demandan energía. En la tabla N° 3 se muestra un estimado de la demanda que presenta dichos equipos.

Tabla N° 3. Estimado de la demanda de equipos en el IUTJAA, Anaco

Fuente: El autor

Como se observa en la tabla anterior los aires acondicionados, la iluminación y conexiones de tomacorrientes son los que presentan mayor demanda de energía en la institución. Si se considera el tiempo de funcionamiento de estos equipos se obtiene el consumo que presentan, tal como lo establece Veltri (1997), "es el producto directo de la energía eléctrica utilizada para la generación de trabajo mecánico o generación de calor (potencia activa) durante un tiempo determinado, multiplicado por la tarifa Bs./kwh".(p. 24). Para esto se considera que los aires acondicionados trabajan un período de 8 horas, igual que las computadoras. Pero uno de los grandes problemas que existen es en cuanto a apagar las luces y los ventiladores de las aulas de clases, donde se puede estimar un tiempo de funcionamiento de aproximadamente 15 horas, ya que el horario de actividades académicas está comprendido desde las 7:15 A. M. Hasta las 9:45 P. M., esto ocasiona un consumo como se muestra en la tabla N° 4. Se tomó como promedio 15 horas, pero la realidad es otra, tal como se muestra más adelante.

Tabla N° 4. Estimado del consumo de energía de los equipos del IUTJAA, Anaco

Fuente: El autor

Como se observa en la tabla anterior, los aires acondicionados representan un consumo de 36 %, mientras que los sistemas de iluminación llegan al 52 %, siendo estos los de mayor impacto en el consumo, ya que existe un descontrol en cuanto apagado de las luces en la institución. Este alto porcentaje de consumo en las luminarias se presenta porque las mismas son del tipo convencional, es decir, de efectividad relativamente baja y de alto consumo porque están formadas por tubos fluorescentes de 40 W. En la tabla N° 5 se observa la demanda que presentan las principales luminarias de la institución.

Tabla N° 5. Demanda y tipo de luminarias en el IUTJAA, Anaco

Fuente: El autor

Esta tabla indica que en el IUTJAA, Anaco hay luminarias de 4 tubos de 40 W, con 2 balastos que consumen 16 W lo que hace un total de 192 W; así mismo hay luminarias de 2 tubos de 40 W con 1 balasto de 16 W, para una demanda de 96 W; también hay luminarias de 1 tubo de 32 W con un balasto de 16 W, para un total de 48 W; y algunas luminarias de 1 tubo de 22 W con un balasto de 8 W, para 30 W; y por último en los talleres existen luminarias del tipo luz mixta de 250 W. Cabe destacar que los balastos que poseen las luminarias son del tipo electromagnéticos de muy alto consumo y gran cantidad de desprendimiento de calor.

En la actualidad existen equipos de muy buena tecnología que pueden utilizarse para reducir el consumo de energía por iluminación que presenta la institución, tal es el caso de lámparas fluorescentes de 32 W y balastos electrónicos de 2 W, con los mismo índices de iluminación. Si se considera la sustitución de equipos más rendidores como los mencionados anteriormente, se tienen ahorros como los mostrados en la siguiente tabla.

Tabla N° 6. Demanda de nuevas luminarias.

Fuente: El autor

Según la tabla anterior se tiene que las luminarias de 4*32 no demandaría 192 W, sino 132, lográndose una ahorro de 60 W, así para la de 2*32 que permitiría un ahorro de 30 W y la 1*32 un ahorro de 14 W. El modelo de 1*22 no se considera por existir solo unas cuantas en la institución.

No sólo se encuentra, en el IUTJAA, Anaco, la problemática de las luces convencionales, sino también la existencia de innumerables conexiones eléctricas que no están acordes a las normas de seguridad exigidas y que están ocasionando fallas al sistema eléctrico, de las cuales se pueden mencionar:

Falla de alumbrado en las áreas externas e internas, producto del deterioro del sistema eléctrico, falta de breaker, cinta adhesivas, entre otros, todo por la falta de mantenimiento, es decir que existen roturas de los cables que ocasionan cortos circuitos en las conexiones y empalmes, trayendo como consecuencia daños a los equipos del alumbrado, quemas de luminarias, eliminación parcial del servicio eléctrico en las áreas externas e internas y sus alrededores, gastos y costos a la institución, ya que esta debe adquirir los equipos para instalarlo, a través del personal obrero, ocasionando pérdida de tiempo, entre otras.

Las conexiones desproporcionadas de circuitos de tomacorrientes y alumbrados dentro de la institución, han creado un desbalance total en los sistemas de distribución eléctrica ocasionando daños a los equipos allí conectados y también pérdidas de energía sin uso. Tal como lo manifiesta el Código Eléctrico Nacional, CEN (1981) en su sección 220 – 22, "la carga máxima de desequilibrio del neutro de un alimentador será la carga máxima conectada entre el neutro y cualquiera de los conductores activos…". (p. 57). Esta cita establece que la corriente que circula por el conductor neutro esta relacionada con la corriente de los conductores activos. Según algunas medidas que se han realizado durante las actividades académicas en los turnos mañana, tarde y noche por varias semanas se demuestra que la corriente de carga midió 230 Amperios en promedio y el neutro midió 56 Amperios, observándose una corriente muy alta comparándola con la de las fases, esto pone de manifiesto un desbalance de carga en los tableros de distribución de energía eléctrica que tiene la institución.

Ante toda esta situación energética, los aumentos globales del consumo de energía eléctrica y en las tarifas eléctricas, el derroche de energía en las instituciones educativas, el mal uso de la energía, la despreocupación que se tiene sobre la misma, la falta de mantenimiento y así como la falta de inversión para mejorar dicho servicio, se ha hecho impostergable la necesidad de plantear una política de ahorro de energía a todos los niveles de las instituciones educativas, para tomar conciencia y comenzar a optimizar el consumo de energía. En lo que respecta al IUTJAA, Anaco se ha tomado la decisión de iniciar un proyecto para tratar de disminuir el consumo de energía eléctrica, por concepto de iluminación, ya que representa el mayor impacto en el consumo de la institución y el balance de los sistemas de distribución.

El proyecto tratará en primera instancia de mostrar todas aquellas estrategias que ayuden a reducir el consumo de energía, a través de un programa que contendrá los aspectos más relevantes sobre un alumbrado eficiente y la concientización acerca de la utilización de productos de bajo consumo en donde la población, en general, estarían consumiendo menos, lo que resultaría en un equilibrio entre la oferta y la demanda de energía y un consecuente ahorro.

Objetivos De La Investigación Objetivo general Diseñar un programa de ahorro de energía eléctrica en los sistemas de iluminación del Instituto Universitario de Tecnología "José Antonio Anzoátegui", Anaco.

Objetivos específicos -. Realizar un diagnostico del sistema de energía eléctrica de iluminación en el IUTJAA, Anaco. -. Describir los equipos de iluminación que se deben usar para lograr un ahorro en el consumo de energía. -. Establecer y delimitar los lineamientos del programa para el ahorro de energía, en el IUTJAA.

Justificación E Importancia De La Investigación Para la gran mayoría de los venezolanos, la electricidad es algo que esta siempre disponible, se aprieta el interruptor y se prende, se enchufa un artefacto electrodoméstico y este funciona, pero pocos saben cómo se genera y se transmite la energía eléctrica. No están conscientes de que detrás de esos agujeros o de esos botones en la pared hay un largo camino, una gran infraestructura que puede ser afectada por factores climáticos, políticos, económicos o sociales.

Ahora los venezolanos están muy preocupados por que actualmente existe un déficit de energía eléctrica, producto de la incesante sequía que azota a la represa del Guri, pudiéndose resolverse con la ayuda de todos los consumidores, tal como lo manifiesta Villalobos (2001), citado por Blanco (2001), "…que si los venezolanos contribuyen con un ahorro de 5 % en el consumo hogareño y eso se suma a las otras medidas que se han tomado, sería suficiente para paliar la contingencia y evitar los apagones del año que viene". (p. C/1). Con esta cita se quiere decir que la sequía imperante en la represa de Guri, no presentaría ningún problema, si los venezolanos contribuyeran al ahorro. Es por eso que se presenta la posibilidad de realizar esta investigación, que tratará de plantear algunas soluciones al constante aumento del consumo de energía eléctrica, tomando como base del estudio al IUTJAA, Anaco, la cual servirá como un aporte teórico para las posibles mejoras de la infraestructura eléctrica.

Además, el deterioro de las instalaciones eléctricas del IUTJAA, Anaco y la deficiencia en cuanto a la iluminación hace que la misma no cumpla con la visión que tiene planteada, ser reconocido como el mejor Instituto Tecnológico del Estado Anzoátegui y estar entre los mejores del país, ya que esto representa debilitamiento tanto en lo social, económico e institucional. Así mismo es de suma importancia plantear un programa de ahorro de energía, debido a que se esta en un mundo cambiante donde los costos de la tarifa eléctrica van en constante aumento y si se tienen equipos más eficientes y rendidores, diseñados con los esquemas de ahorro de energía, que en la actualidad es tema sumamente importante, no representaría un impacto económico muy fuerte, el hecho de aumentar las tarifas por concepto de electricidad y por ende los costos de la misma.

También tendríamos, en rasgos generales, como resultado de la conservación de energía la preservación del medio ambiente, pues: -. Menos hidroeléctricas implican menos deforestación. -. La menor generación de energía nuclear tiene como resultado menor radiación y menores riesgos. -. Menos termoeléctricas implican menos contaminación.

Alcance Y Delimitación De La Investigación Ahorrar energía eléctrica no es reducir el nivel de bienestar o grado de satisfacción de las diferentes necesidades, sino por el contrario es dar lugar a una reflexión y un cambio en los comportamientos que conduzcan a un uso racional de la misma. Es por esto que el uso racional y efectivo de la energía para minimizar costos y destacar las situaciones competitivas se presenta como el objetivo principal de un programa de ahorro de energía, donde se consideran estrategias para el ahorro, las áreas pertinentes al programa, presupuestos y estimaciones de ahorro, etc.

Para el caso específico del IUTJAA, Anaco el programa de ahorro de energía eléctrica permitirá obtener el mejor costo beneficio de los sistemas de iluminación, ya que se considerará la sustitución de todas las luminarias que presentan bajo rendimiento, también se tratará de obtener un sistema de distribución de energía eléctrica que este acorde a las normas de seguridad exigidas por el CEN, haciendo un balance total de todos los tableros eléctricos. De esta manera se estarían resolviendo la mayoría de los problemas eléctricos que se presentan en la institución. Así mismo, este programa contendrá los aspectos más relevante sobre un alumbrado eficiente, donde se tiene: Diseño eficiente y bajo normas, uso apropiado de lámparas, balastos adecuados y mantenimiento frecuente al sistema eléctrico. Por lo que se ha visto la iluminación es la responsable por más o menos un 20 por ciento del consumo de energía, abarcando en este número la industria, el comercio y las residencias. Muchas son las posibilidades de reducción del consumo de energía que se gasta en iluminación, desde el simple cambio de una lámpara hasta la implementación de nuevos sistemas con equipamiento electrónico inteligentes. En este sentido, Blanco (2001) plantea "que de todos los equipos que se requieren en el hogar, los de iluminación representan el 40 % del consumo total". (p. C/1). Tal como se muestra en el siguiente gráfico.

Gráfico N° 3. Consumo de equipos eléctricos en el hogar

Fuente: El Nacional de fecha 22/11/01

Pensando en ello se desarrolló tecnología de bajo consumo de energía, lámparas, balastos, controles electrónicos y sistemas de iluminación que ahorran energía, tienen una mayor duración y ayudan, de esta forma, a evitar riesgos de racionamiento. Por estos, en el programa de ahorro de energía, se considerarán los sistemas de iluminación, porque se demostró anteriormente que los mismos son los que mayor consumo presentan en la institución y es en el alumbrado donde aplicando las nuevas técnicas se puede lograr un ahorro considerable de electricidad y por ende los recursos.

De igual forma, existen estimados que arrojan que por cada tres vatios que se ahorran en iluminación, se ahorra uno en aire acondicionado. Esta aseveración no es del todo falsa, ya que gran parte de la iluminación de una lámpara se convierte en calor y si esta colocada en una oficina, es compensada por el aire acondicionado. Por estos detalles se considera el modelo en términos de la iluminación. Para la aplicación de este programa se considerará un período de actividad académica, como por ejemplo el período Febrero – Agosto de 2002.

3. Marco Teórico

-. Antecedentes Es difícil predecir los resultados de la adecuada administración de la energía, puesto que éstos varían ampliamente debido a la naturaleza de la actividad, ubicación geográfica, procedimientos de facturación de la empresa local de servicio eléctrico y otros factores. Sin embargo, los ahorros en energía consumidas han llegado hasta un 70 % sobre costos originales y parecen seguir ascendiendo. En muchas publicaciones se mencionan estudios de casos con ahorro del 40 %, de los cuales se pueden mencionar: Ortiz (1993), en la torre Pequiven Caracas crea el proyecto "Diseño, operación, mantenimiento y uso tendente a disminuir los costos totales del consumo eléctrico, tomando en cuenta factores ambiéntales operacionales y ergonómico. El proyecto planteaba los siguientes puntos: -. Reducir los índices de iluminación en oficinas y pasillos, los cuales indicaban una cantidad de 1200 Lux, lo que la norma recomendaba 150 Lux. -. Se decidió apagar los equipos de aire acondicionado durante los fines de semanas y días feriados. -. Los tubos que utilizaban eran de 40 W y existen otros más eficientes de 32 W. Normalmente la lámpara tiene un balasto de 16 W, pero hay balastos electrónicos que consumen uno o dos vatios, así que se decidió colocar tubos de 32 W y balastos electrónicos. -. También se colocaron sensores de ocupación, los cuales disponen de un detector infrarrojo para captar el movimiento del calor, es decir que si en período determinado el sensor de ocupación no detecta el calor de un cuerpo en movimiento, interpreta que en esa área no hay gente y automáticamente apaga la luz. En 1993 cuando se comenzó el proyecto la torre consumía 1.200.000 KWH con un costo de 10.500.000 Bs., después de unos meses el consumo bajó a 950.000 KWH y las facturas se mantienen, para la fecha, en el orden de los 11 millones de bolívares al mes.

Bidiskan (1994), junto con GENTE, generación de tecnología, la empresa pionera en Venezuela en área de administración racional de la energía, demostró que a través de la automatización es posible ahorrar energía. Motivado por el alza incesante de los costos asociados al consumo de electricidad, emprendió un proyecto para optimizar la utilización de la energía eléctrica en el centro Sabana Grande. En una auditoría energética se demostró que el 55 % del consumo del centro comercial era debido al aire acondicionado, razón que determinó el área de servicios que debería ser atacado en primer orden y como solución se planteo "Automatizar los equipos de climatización del centro comercial". Este sistema de control le produjo a los inquilinos del centro comercial ahorros en el orden de los 10,5 millones de bolívares con un sistema de retorno de inversión de tan solo doce (12) meses.

Santana (1995), líder del proyecto de ahorro de energía en la empresa CORPOVEN, filial de Petróleos de Venezuela, emprendió a través de su Gerencia de Mantenimiento y con la finalidad de minimizar costos de operación un proyecto para ahorro de energía, optimizando la iluminación de su edificio sede en Caracas. Como primera etapa del proyecto, se compararon los niveles de iluminación existentes con los estándares o niveles de iluminación requeridos y aprobados por instituciones tales como IESNA, Ilumination Engineering Society, Covenin, etc., a través de este estudio se concluyó que las áreas estaban sobre iluminadas, lo que permitió la eliminación de aproximadamente el 27 % de las luminarias existentes. Como segunda etapa del proyecto, se procedió con implementación de tecnología de punta, instalándose 2000 reflectores especulares, los cuales son pantallas parabólicas de aluminio anodizado, altamente reflectivas y geométricamente diseñadas para maximizar la calidad de la iluminación sobre las áreas de trabajo. Considerando el hecho de que cada luminaria de 4*40 W (4 tubos de 40 W) consume 192 W y eran sometida a un régimen de trabajo de doce (12) horas diarias, durante veinte días al mes, se obtiene un consumo de 92.160 KWH por concepto de iluminación, considerando todas las luminarias. Con la instalación de los reflectores fue posible disminuir el consumo asociado a luminarias repotenciadas a tan solo 46.080 KWH. La implementación de este proyecto en sus dos etapas, produjo a CORPOVEN en el primer año, ahorros recurrentes en el orden de los doce millones de bolívares (12.000.000 Bs.) y el tiempo de retorno de la inversión estaba proyectada a dieciséis meses.

Veltri (1996), en la Gerencia de Operaciones del Complejo Petroquímico Anzoátegui (C.P.A), inicia un proyecto de ahorro de energía eléctrica dentro de sus instalaciones. Trabajo enfocado principalmente en elaborar estrategias para optimizar el consumo de energía eléctrica en las instalaciones administrativas y operacionales del C.P.A. En dicho proyecto se consideró la elaboración y estudio del consumo de energía eléctrica en cada una de las instalaciones del C.P.A. También se tomó en cuenta la evaluación de alternativas para la sustitución de equipos con mayor eficiencia a fin de disminuir las pérdidas de energía en las plantas del C.P.A. Como resultado de las medidas que se realizaron se obtuvo un ahorro del orden de los 2.000.000 de bolívares mensuales.

Ruedas (1997), Coordinador Académico y de Investigación de la Universidad de la Salle Bajío, México hizo un proyecto de ahorro de energía eléctrica por iluminación en dicha Universidad, cuya evaluación arrojó como resultado que en el campus principal de la Universidad es posible, mediante medidas adecuadas, ahorrar hasta un 30% del consumo de electricidad por concepto de alumbrado. Considerando que en algunas áreas se mantendrá el consumo con una mejor iluminación. El ahorro en electricidad por iluminación se logra a partir del reconocimiento del problema en el ámbito de las direcciones.

González (1998), en Cuba inicia un Programa de Ahorro de Electricidad (PAEC), caracterizado por el chequeo y control de los derrochadores por parte de los grupos del programa que funciona en cada territorio. Este como jefe nacional del PAEC, precisó que estas medidas tienen como propósito continuar con la disminución del gasto de corriente, con énfasis en los 1700 grandes consumidores de la nación, los cuales gastan el 40 % de la energía generada en el sector estatal. Así mismo, es primordial el perfeccionamiento del PAEC entre los estudiantes, de manera que se incentive la cultura del ahorro en los escolares desde los grados iniciales. La puesta en vigor del PAEC posibilitó un considerable ahorro de energía en los últimos tres años. Basta señalar que si se hubieran mantenido los niveles de gastos de electricidad de 1997, el país hubiera generado 265.000 MWH más de los previstos y consumido 71.000 toneladas de combustible por encima de lo planificado.

En lo que respecta al Instituto Universitario de Tecnología "José Antonio Anzoátegui, Anaco, no se ha realizado ningún trabajo de investigación relacionado con el ahorro de energía eléctrica, en tal sentido el desarrollo de este programa se hace novedoso y de gran importancia para la institución, ya que busca de una u otra manera controlar el gasto desproporcionado de energía eléctrica.

Definiciones Eléctricas Basicas El sistema eléctrico y sus características abarca no solamente los diversos tipos de equipos que se usan y su agrupación para conformar la carga, sino también el grupo de consumidores que integran un sector. Antes de proceder al diagnóstico y estudio de carga es necesario definir las relaciones más importantes y útiles.

Potencia activa Es la razón a la cual se efectúa el trabajo útil en un circuito eléctrico. La unidad que por lo regular se usa es el vatio (W) o kilovatio (KW). El kilovatio-hora representa la potencia eléctrica de un kilovatio actuando en un intervalo de una hora; así pues, éste representa una medida del trabajo total que realiza un circuito eléctrico. La representación matemática de esta potencia trifásica está dada por la Ec. 2.1

[ 2.1]

Potencia reactiva Es la potencia que no se traduce en trabajo útil, pero representa la interacción de la energía magnética que hace posible el funcionamiento de las máquinas eléctricas. Se representa en los sistemas de potencia, como una reactancia. Esta reactancia se expresa en ohmio al igual que la resistencia y la energía que interviene en ella en kilo – voltios – amperios – reactivos (Kvar), y está dada por la siguiente ecuación:

[ 2.2]

Potencia aparente Es la potencia suministrada por la fuente de energía (CADAFE) y se obtiene como la suma fasorial de la potencia activa y reactiva. El conjunto de ellas forma el llamado triángulo de potencia. La unidad de medida se expresa en voltios – amperios (VA) y está dada por la siguiente ecuación:

[ 2.3]

Demanda La demanda de una instalación o sistema es la carga en las terminales receptoras tomada en un valor medio a determinado intervalo. En esta definición se entiende por carga la que se mide en términos de potencia (aparente, activa, reactiva) o de intensidad de corriente. El período durante el cual se toma el valor medio se denomina intervalo de demanda y es establecido por la aplicación específica que se considere, la cual se puede determinar por las constantes térmicas de los aparatos o por la duración de la carga. La demanda depende del monto mayor incurrido de acuerdo a los siguientes criterios: – Demanda mínima. – Demanda máxima -. Demanda asignada contratada.

Demanda mínima Corresponde al cargo que se efectúa en aquellos casos en que la demanda leída en el mes, es menor a la demanda mínima de la tarifa y demanda asignada contratada. Este criterio se aplica sólo en aquellos casos de líneas de CADAFE instaladas como respaldo.

Demanda máxima Corresponde a la lectura máxima registrada durante el período de un mes.

Demanda contratada Es la demanda de referencia contratada por la empresa para ser suministrada, y se considera la demanda máxima incurrida en cualquiera de los meses previos como referencia para su asignación.

Carga conectada La carga conectada es la suma de los valores nominales de todas las cargas del consumidor que tienen probabilidad de estar en servicio al mismo tiempo para producir una demanda máxima. La carga conectada se puede referir tanto a una parte como al total del sistema y se puede expresar en vatios, kilovatios, amperes, HP, kilovoltios – amperes, entre otros, dependiendo de las necesidades y requerimientos del estudio.

Facturación de energía eléctrica Es la forma de expresar y saber la cantidad de energía eléctrica que se ha consumido en un período de un mes y los costos que representa, según las tarifas que se tenga. La forma de realizar la facturación consiste en el cargo por consumo de energía (KWH) y por demanda (KW). Además se presenta una serie de implicaciones que deben ser comprendidas por las personas responsables de la instalación.

Cargo por consumo de energía Es el producto directo de la energía eléctrica utilizada para la generación de trabajo mecánico o generación de calor (potencia activa) durante un tiempo determinado, multiplicado por la tarifa (Bs./KWH). Para obtener reducciones en este concepto se debe asegurar que aquellos equipos que estén utilizando la energía eléctrica, produzcan un trabajo mecánico o generen un calor, que luego pueda contabilizarse como parte del producto terminado, es decir darles un uso productivo.

Cargo por demanda El cargo por demanda tiene implicaciones que penalizan el mal uso de la energía eléctrica, ya sea por falta de control de operación de la planta (picos de demanda), o por el uso indebido que se le puede dar a la energía, es decir un bajo factor de potencia. En el cargo por demanda es donde hay lugar a posibles reducciones y esto depende en gran medida de la comprensión que se tenga de algunos aspectos técnicos. Se debe mencionar que la demanda es registrada por un medidor, el cual requiere de una lectura sostenida superior a la registrada previamente. Esto es, en otras palabras, aquellos picos de demandas instantáneas originados por el arranque de motores o máquinas.

Descripción De Nuevos Equipos De Iluminación En la actualidad existen equipos de alta tecnología que pueden utilizarse para reducir el consumo de energía por iluminación, tal es el caso de lámparas fluorescentes de 32 W y balastos electrónicos de 2 W, con los mismos índices de iluminación. A continuación se realiza una descripción de algunos equipos de tecnología moderna considerados claves para el ahorro de energía eléctrica.

Tubos fluorescentes TL – 80 Una mezcla de fósforos de tierras raras combinados en un tubo de una pulgada de diámetro hacen posible que los tubos TL – 80 produzcan una emisión de luz de 3.050 lúmenes, eficacia mayores de 100 lúmenes por wattios (LPW) y un índice de rendimiento de color de 85 %. Los nuevos tubos fluorescentes TL-80 combinan las mejores características de alta emisión de luz, mantenimiento del flujo luminoso y rendimiento de color que los convierten en la elección ideal para ser usados en la iluminación de nuevas instalaciones o como sustituto de tubos convencionales en sistemas existentes. Se encuentran disponibles en cualquier tamaño (2´, 3´, 4´ y 5´) con temperaturas de color (3000 °K, 3500 °K y 4100 °K).

Características -. Reducción del consumo de energía eléctrica y de los costos operativos, los tubos tienen una potencia de trabajo de 32 W, ahorrándose 8 W, con respecto al tubo convencional. -. Eficacia luminosa, mayor de 100 LPW, uso más eficiente de la energía y menor costo. -. Alta emisión de luz e incremento en los niveles de iluminación, proporcionando mayor visibilidad, por lo cual se pueden sustituir 2 tubos convencionales por 1 tubo TL-80, con el mismo índice de iluminación. Esto trae como consecuencia la disminución de la cantidad de luminarias requeridas. Una mayor eficiencia se consigue cuando se unen el tubo TL-80 con el balasto electrónico de operación paralela.

Aplicación La familia TL – 80 es ideal para edificios de oficinas, tiendas, hospitales y otras aplicaciones donde el ahorro de energía eléctrica y la calidad en la iluminación sean factores importantes Los tubos F17T8 y F32T8 de la familia TL – 80 son ideales para su uso en sustitución de tubos existentes en luminarias convencionales de 2´ x 2´ y 2´ x 4´, respectivamente.

Balastos electrónicos Al igual que los transformadores electromagnéticos, son la fuente de alimentación para las lámparas fluorescentes, pero debido a los avances tecnológicos presentan mejoras notables con respecto a los balastos convencionales.

Características -. Ahorran energía: Garantizan mayor eficiencia lumínica a un menor consumo de potencia, ya que han sido diseñados para maximizar la corriente a suministrar a la lámpara y minimizar las pérdidas de energía o la disipación de potencia en el balasto mismo. No consume potencia cuando todas las lámparas del circuito están quemadas. La potencia de trabajo de un balasto electrónico es de 2 W, traduciéndose en un ahorro de 14 W, con respecto al tradicional. -. Conexión paralela: Diseñado para operación en conexión paralela, lo que implica funcionamiento independiente de cada lámpara. Si una lámpara o tubo fluorescente se quema el otro permanece encendido. -. Mayor vida útil, protección térmica: Los balastos electrónicos están provistos internamente de una protección térmica, la cual desconecta al balasto cuando trabaja en condiciones de operación en las que se exceda la temperatura permisible. Esta protección térmica prolonga la vida útil del balasto y evitará posibles accidentes en una edificación. -. Alto factor de potencia: Igual a 0.99 -. Menos ruido: Los equipos eléctricos, incluyendo la mayoría de los balastos para lámparas fluorescentes, producen ruido. El ruido del balasto se convertirá en molestia cuando el mismo exceda al nivel de ruido propio de un ambiente de trabajo. Debido a sus características de diseño y principio de funcionamiento, los balastos electrónicos producen 70 % menos ruido que los balastos electromagnéticos. -. Eliminación del "parpadeo" en las lámparas fluorescentes: Asociado también al diseño de estado sólido del balasto electrónico, el mismo proporciona a su salida un voltaje a frecuencias que oscilan en el rango de los 20 a 35 Khz. Por esta cualidad, el molesto "parpadeo" u oscilación que observamos en las lámparas, es eliminado, mejorando el confort visual.

Balasto para la familia TL – 80 Los tubos TL – 80 debido a su corriente de operación de 0,265 amperios requieren de balastos especiales que son diferentes de los balastos convencionales usados para tubos T12. Esto es aplicable a cualquier tubo de una pulgada. Existen balastos electromagnéticos o electrónicos para su uso con tubos T8 en voltajes de 120 V ó 277 V, que son ofrecidos por varios fabricantes. Sin embargo, una eficiencia de más de 100 LPW sólo es conseguida cuando se unen el tubo TL – 80 con balastos electrónicos de operación paralela. Esta es la combinación perfecta: Tubo TL – 80 balastos electrónicos en paralelo para construir el sistema TL – 80.

Reflectores especulares Son láminas dobladas de aluminio anodizado 99 por ciento puro, con apariencia de espejo (su reflectividad es superior al 85 %). Se instalan dentro de las luminarias para aumentar su eficiencia lumínica. Su forma geométrica redobla la luz a los lugares donde se necesita; no hay disminución en la calidad de la iluminación.

Características -. Reducen a la mitad el número de tubos y balastos en cada luminaria, ahorrando el 50 por ciento de electricidad. -. Entregan más luz usando menos electricidad. -. Al generar 50 por ciento menos calor, las lámparas modificadas disminuyen la demanda de aire acondicionado. -. Los balastos y los tubos trabajan a menor temperatura, lo que aumenta su vida útil y su eficiencia. -. Con 50 por ciento menos de tubos y balastos, los costos de mantenimiento y reposición se reducen a la mitad, permitiendo menos horas del personal de mantenimiento dedicadas a reemplazar tubos.

Control De Iluminación Además de aprovechar al máximo hasta el último vatio consumo por una lámpara y de consumir niveles mínimos de energía, ¿qué más se puede hacer para ahorrar electricidad?. La respuesta se encuentra prácticamente en la punta de las manos: Apagar las luces. A pesar de todos los medios y dispositivos creados para ahorrar energía, apagar las luces sigue siendo la manera más efectiva de disminuir el consumo de capital y energía. Sin embargo, hacerlo implica la participación del ser humano y lamentablemente no siempre se puede confiar en él. Para esto se han creado dispositivos de control de iluminación. Los controles de iluminación están constituidos por sistemas que incluyen contadores de tiempo o sensores en los interruptores y reductores de lámparas, de manera que no sea necesaria la participación del hombre para encenderlas y apagarlas. Estos sistemas pueden ser utilizados individualmente o en conjunto. Por ejemplo, en una oficina con gran incidencia de luz natural y transito de personas es posible instalar sensores de iluminación para que las luces se apaguen si la luz natural supera los niveles mínimos de iluminación establecidos.

Así mismo, en una habitación se puede conectar un sistema con sensores para que las luces se enciendan o apaguen frente a la presencia o ausencia de personas. Por último, es posible incluir contadores de tiempo para que las luces se apaguen en una hora determinada del día.

Sensores de ocupación Los sensores de ocupación son dispositivos de control que se encargan de encender / apagar automáticamente las cargas eléctricas en áreas de trabajo, en función de la presencia humana. Cuando exista ocupación las luces serán encendidas, de lo contrario se apagarán. Existen varios tipos: Sensores infrarrojos (PIR): Detectan ocupación, al sensar cambios en el patrón de energía infrarroja, es decir al percibir la diferencia entre el calor emitido por el cuerpo humano y el calor existente en el espacio controlado. Sensores ultrasónicos: Son sensores volumétricos de movimiento, los cuales detectan ocupación utilizando el principio de Doppler. Los sensores emiten ondas sonoras a alta frecuencia (fuera de rango auditivo del oído humano) y miden el tiempo que transcurre hasta que retorna nuevamente al sensor. La presencia humana en el espacio controlado, traerá como consecuencia que estas ondas retornen a mayor o menor frecuencia, lo que comúnmente se denomina cambio Doppler, y en esta forma es detectada la ocupación. Sensores de tecnología dual: Estos sensores combinan ambos métodos de detección: por calor (PIR) y ultrasónico, obteniendo como resultado un sensor con mayor sensibilidad y radio de cobertura. Los sensores de ocupación permiten reducir el tiempo de funcionamiento de las lámparas fluorescentes; con estos sensores se puede reducir el tiempo de operación de las lámparas a un máximo de 8 horas diarias y 20 días del mes.

Aspectos Básicos De Un Programa De Ahorro De Energía Un programa de ahorro se presenta como los pasos sistemáticos para la obtención de resultados, así como estrategias que deben seguirse y acciones principales que deben ejecutarse a fin de lograr o rebasar los objetivos establecidos; en este sentido se presenta a través de la conservación y administración de la energía, que es el uso racional y efectivo de la misma para maximizar beneficios (minimizar costos) y destacar las situaciones competitivas. De hecho cualquier actividad que conlleve al uso racional y juicioso de la energía, nivelación de demanda para minimizar las facturas de electricidad se consideran administración de energía.

El objetivo principal de la administración de la energía es el mejoramiento continuo del beneficio y la intensificación de la posición competitiva, pero junto con esta meta se tienen algunos objetivos subsidiarios: -. Conservación de la energía. -. Excelentes comunicaciones en asuntos de energía. -. Supervisión eficaz de la energía. -. Mantenimiento de los recursos. -. Incorporación de nuevos equipos y servicios durante las restricciones total o parcial del servicio eléctrico. Cumpliendo con estos objetivos a cabalidad se pueden obtener resultados considerables, tal como lo muestra la siguiente tabla.

Tabla N° 7. Resultados de un programa de administración de energía

Es vital que la administración esté consagrada al concepto de administración de energía, y lo más importante es que ello debe ponerse de manifiesto. En estos actos la administración puede mostrar por qué es necesario el programa, qué resultados se esperan y lo que ellos significan para el personal empleado. Finalmente para que un programa tenga éxito es necesario que el personal se interese en participar. El personal conoce mejor que nadie su trabajo y con frecuencia puede contribuir con ideas que signifiquen ahorros sustanciales. En la tabla siguiente se muestran algunos motivos para considerar la administración de energía.

Tabla N° 8. Motivos para fomentar la administración de energía

4. Marco Metodológico

Tipo De Investigación De acuerdo al problema planteado referido a un programa de ahorro de energía por iluminación, en el IUTJAA, Anaco se incorporó el tipo de investigación denominado Proyecto Factible. El mismo consiste, según Manual de la UNESR(1980), en …"una proposición sustentada en un modelo operativo factible, orientada a resolver un problema planteado o a satisfacer necesidades en una Institución o campo de interés nacional"(p.79). Esta modalidad se presenta por la necesidad de incorporar una solución al problema del alto consumo de electricidad de la institución, y así garantizar que la misma ofrezca un servicio óptimo con una minimización de costos. Dicha minimización incluye estrategias oportunas, eficientes y eficaces para asegurar la continuidad del servicio eléctrico de una manera satisfactoria y beneficiosa.

Diseño De La Investigación El diseño de la investigación se define, según Martín (1986), "como el plan global de investigación que integra de un modo coherente y adecuadamente correctas técnicas de recogida de datos a utilizar, análisis previsto y objetivos…el diseño de una investigación intenta dar de una manera clara y no ambigua respuestas a las preguntas planteada en la misma"(p. 67). Tomándose en cuenta los objetivos propuestos para este proyecto se consideró una investigación de campo, ya que permite no sólo observar, sino recolectar los datos directamente de la realidad objeto de estudio, tal como lo define el manual de la UPEL, "el análisis sistemático de problemas en la realidad, con el propósito bien sea de describirlos, interpretarlos, entender su naturaleza y factores contribuyente…". (p. 5).

De tal manera se puede establecer que el diseño de un programa de ahorro de energía en los sistemas de iluminación para el IUTJAA, Anaco se adecua a los propósitos de una investigación de campo no experimental.

Población O Universo De Estudio La población comprende el sistema de iluminación compuesto por todas aquellas luminarias que están instaladas en el IUTJAA, Anaco. González (1986) define la población como "el conjunto de unidades físicas (personas u objetos) a las cuales se les mide una o más características"(p. 27). En las instituciones educativas existen una gran variedad de luminarias, caso que no es ajeno al IUTJAA, Anaco, en donde se pueden observar luminarias del tipo 4*40 W, 2*40W, 1*32, 1*22 y de luz mixta, las cuales son todas consideradas partes de la población en estudio, que representa la cantidad de 164 luminarias.

Instrumentos Y Técnicas De La Recolección De La Información

Para el diseño de un programa de ahorro de energía eléctrica por iluminación en las instalaciones de un instituto educativo, enmarcado dentro de la modalidad de los llamados Proyectos Factible, y considerando los objetivos propuestos para tal fin, se usaron una serie de instrumentos y técnicas de recolección de la información, orientada hacia el alcance de los mismos. Para tal efecto se consideró en tres partes fundamentales.

La primera parte está referida a la delimitación de los aspectos teóricos de la investigación, donde se incluyen la formulación y delimitación de la investigación, definición de los objetivos propuestos, elaboración del marco teórico, entre otros. Esta parte está basada en la revisión bibliográfica de libros, revistas, folletos, informes, tesis, periódicos, entre otros, que permitieron darle mayor definición al trabajo, y donde se usaron técnicas documentales como: la observación documental, presentación resumida, resumen analítico y análisis crítico, de igual forma se utilizaron técnicas como el subrayado, fichaje, bibliografía, de citas y notas de referencia bibliográfica y de ampliación de textos, construcción y presentación de índices, presentación de cuadros, gráficos e ilustraciones.

La segunda parte está referida a la revisión completa y detallada de todas las instalaciones eléctricas de iluminación de la institución, a través de la técnica de observación directa, para así tener una idea de la situación presentada. Usando el instrumento de la lista de cotejo. Se realizaron mediciones en diferentes puntos estratégicos para verificar los parámetros voltaje, corriente y así obtener el consumo de energía por iluminación que presenta la institución, usando instrumentos como Voltímetros, Amperímetros, Vatímetros, etc. Se recopiló información técnica de los diferentes equipos de iluminación, tubos fluorescentes, balastos electrónicos, suministrado por empresas como Phillips, Westinghouse, General Electric, etc.

Y por última etapa, basándose en el consumo por luminarias se hizo una propuesta para la sustitución de equipos y así poder establecer las posibles mejoras, finalizando con la presentación de presente proyecto.

5. Marco diagnóstico del sistema eléctrico

-. Sistema Eléctrico Actual

El Instituto Universitario de Tecnología "José Antonio Anzoátegui". Extensión Anaco fue creada el 29 de Septiembre de 1988, según Resolución N° 981, dando inicio a sus actividades el 10 de Octubre del mismo año, con una población estudiantil de 400 alumnos y ofreciendo las carreras de Administración mención Personal, Electricidad mención Electromecánica. En el año 1991 fueron abiertas las menciones de Contaduría y Comercial. Este instituto está ubicado en la ciudad de Anaco, Estado Anzoátegui, en la Calle Colombia cruce con la Calle Cuba, Sector El Chaparral.

Tiene como objetivo principal, la formación, capacitación y desarrollo del recurso humano en las áreas de Electromecánica, Administración: Personal, Comercial y Contaduría, a fin de cubrir la demanda de los mismos en el sector y cualquier otra región que lo requiera. Es una institución oficial de educación superior establecida en la zona centro sur del Estado Anzoátegui, comprometida con la formación de técnicos superiores en pregrado y especialistas en las áreas de Administración y Electricidad. Los egresados deben poseer habilidades, destrezas y hábitos de aprendizajes que le permitan ir acorde con el avance tecnológico que permanentemente se genere. El ritmo cambiante de la sociedad actual, demanda que los programas universitarios se adapten, sin demora, a las necesidades de la misma a través de un mejoramiento continuo de la calidad de la educación apoyadas por las actividades de investigación, extensión y producción.

Para ir al mismo ritmo de la sociedad cambiante el instituto debe tener una estructura de planta física que esté acorde a las necesidades exigidas. Dicha institución cuenta con una serie de instalaciones como: oficinas, aulas, talleres, laboratorios, biblioteca, entre otros, que requieren las conexiones eléctricas comúnmente utilizadas, tales como: circuitos de alumbrados, tomacorrientes, individuales, varios, etc. Estas conexiones eléctricas son posibles, ya que el sistema eléctrico de alimentación se compone por tres líneas de Arvidal 1/0 AWG (Aéreo), entrando por la parte posterior y alimentando el banco de transformadores de 37,5 KVA monofásico, con relación de transformación de 13.800 Voltios (AT) y 208-120 Voltios (BT) en conexión Delta-Estrella. En baja tensión los cuatros conductores son de 350 MCM THW, los cuales alimentan el sistema de barras con protecciones de 200 Amperios, cuya distancia entre el banco y el panel de distribución es de aproximadamente 35 mts. La potencia nominal total del banco de transformadores es de 112,5 KVA.

Para el recorrido del cableado se ubican dos tanquillas, en la primera se encuentran los empalmes de conexión hacia el galpón y el sistema hidroneumático. Las líneas que abastecen el tablero del sistema hidroneumático es a través de tres conductores No. 6 TW y un conductor para el neutro No. 8 TW. En la segunda tanquilla se encuentran los empalmes de conexiones que alimentan la parte externa de la institución. El sistema de barras del panel de distribución suministra energía eléctrica a varios sub.-tableros que abastecen la parte interna y biblioteca del instituto. Las líneas que entran al tablero que surte de corriente a la Biblioteca son a través de conductores No. 4 AWG THW y está compuesto por 12 circuitos.

Equipos Instalados En La Institución Las instalaciones de planta física con que cuenta la institución está descrita de la siguiente manera:

-. 13 Aulas de Clases.

-. 2 Laboratorios, de Física y Computación.

-. 2 Talleres, Electricidad y Mecánica.

-. 1 Biblioteca.

-. 1 Sala de Profesores.

-. 12 Oficinas correspondientes a la parte Administrativa.

-. 12 Cubículos para Profesores.

-. Areas exteriores, pasillos, baños, cafetín, estacionamiento, entre otros.

Dentro de estas instalaciones existe una cantidad de equipos eléctricos que sirven para facilitar las labores que se realizan a diario y además representan un consumo de energía eléctrica. Este diagnóstico trata de mostrar aquellos equipos que ocasionan pérdida de energía sin uso. Para ello se debe tener un estimado de cuales equipos existen, la cantidad y su funcionamiento. En la tabla N° 9 se muestra la cantidad aproximada de equipos y elementos eléctricos que hay en la institución, clasificados por áreas: Salones, Oficinas, Áreas Exteriores y Talleres.

Tabla N° 9. Inventarios de equipos en el IUTJAA, Anaco

En el gráfico N° 4 se muestra de una manera más ilustrativa la cantidad de equipos que hay en la institución, destacándose los tomacorrientes con la mayor cantidad.

Gráfico N°4. Equipos en el IUTJAA, Anaco

Demanda Eléctrica De Equipos La demanda de energía eléctrica permite obtener, a través de un estudio de carga, la cantidad de energía que requieren los equipos instalados en los diferentes circuitos eléctricos de la institución. Estos circuitos y su respectiva demanda se presentan a continuación:

Circuitos de tomacorriente de uso general (CTUG)

Está representado por todos los tomacorrientes que existen en la institución. Y son los siguientes:

• Aulas y Pasillos

61 TC; equivalente a 6 circuitos de 15 A cada uno. Potencia de los CTUG1: 6*1.800 W = 10.800 W.

• Otras áreas

137 TC; equivalente a 14 circuitos de 15 A cada uno. Potencia de los CTUG2: 14*1.800 W = 25.200 W. Estos circuitos representan una potencia total: 36.000 W Circuitos de Alumbrado Representado por toda la iluminación que hay en la institución. Y se desglosa de la siguiente forma:

• Alumbrado (120 V): 11.904 W
• Alumbrado (208V): 6.000 W

Representan una potencia total de: 17.904 W Circuitos individuales Son todos aquellos circuitos que tiene una conexión directa a los tableros de distribución. Estos son: A/A De Ventana (208 V):

• 8 de 18.000 Btu: 8*2.100 W = 16.800 W
• 1 de 21.000 Btu: 1*2.800 W = 2.800 W
• 1 de 24.000 Btu: 1*3.100 W = 3.100 W
• 4 de 27.000 Btu: 4*3.600 W = 14.400 W

Para un total de: 37.100 W

A/A Central (Biblioteca):

• Uno de 5.811 W
• Uno de 5.133 W
• Uno de 3.423 W

Representan una potencia total de: 14.367 W

Sistema Hidroneumático:

• Bomba de 2 HP: 1.492 W

Para una potencia de: 1.492 W. En la tabla N° 10 se muestran los resultados obtenidos cuando se aplican los diferentes factores de demanda, tal como lo establece el Código Eléctrico Nacional (CEN).

Tabla N° 10. Estudio de carga del IUTJAA, Anaco.

2. Aplicando factores de demanda según tabla 220-11 del CEN.

Aplicando la Ecuación 2.1 se obtiene el valor de la corriente que circula por los conductores activos, según la potencia que se ha obtenido con el estudio de carga. Este valor corresponde a:

Los resultados anteriores indican que la demanda de energía que utiliza el instituto es del orden de los 80 KVA con una corriente de 221 Amperios, lo que indica una potencia disponible de aproximadamente 32,5 KVA que representa el 29 % de reserva. Tal como lo muestra el gráfico N° 5, donde se puede ver claramente que los tomacorrientes y los aires acondicionados son los que tienen mayor demanda.

Gráfico N° 5. Demanda de equipos en el IUTJAA, Anaco.

Consumo Y Utilización De Equipos En La Institución En las consideraciones eléctricas básicas del marco teórico, se indicó que la demanda es la carga conectada en las terminales receptoras de un equipo, mientras que el consumo es el producto directo de la energía utilizada, es decir se trata de buscar una relación del consumo que presentan los equipos antes mencionados, ya que los mismos tienen un funcionamiento totalmente diferente. Para esto se analizaron todos y cada uno de los equipos instalados.

Tomacorrientes

Estos elementos no son considerados equipos eléctricos, ya que ellos solo permiten la interconexión con otros, tales como cafeteras, computadoras, fotocopiadoras, etc. y que presentan un consumo moderados por contarse con unos pocos en la institución. En el gráfico N° 6 se muestra que de un total de 188 tomacorrientes, en uso se encuentran unos 28, mientras que 134 no tienen uso específico y aproximadamente 26 están dañados.

Gráfico N° 6. Utilización de los TCUG

Según el CEN, citado por Penissi (1993), "recomienda que cada salida de tomacorriente, para los efectos de diseño se le asigne una carga conectada de 180 W o sea 120 V a 1,5 Amperios" (P. 138). Esto quiere decir que para 28 tomacorriente en uso se tiene una potencia de 5.040 W y el consumo, considerando un tiempo de utilización de aproximadamente 8 horas diarias o 160 horas mensuales por estar en la parte administrativa, sería de casi 806,4 KWH mensuales.

Ventiladores Estos equipos se encuentran en su gran mayoría en los salones de clases y como se dijo anteriormente se cuenta con unos 34. El tiempo de utilización de estos equipos es muy desproporcionado, ya que no existe ningún control para el encendido y apagado de los mismos, logrando un incremento en el consumo de electricidad. Los ventiladores tienen una potencia aproximada de 150 W y se considera un tiempo de utilización de 24 horas diarias o 720 horas al mes, lo que representa un consumo de 3.672 KWH mensuales.

Aires acondicionados Estos se encuentran en las oficinas del personal administrativo y tienen una potencia de 37.100 W para un tiempo de utilización de 8 horas diarias, 160 horas al mes, lo que representa un consumo de 5.936 KWH al mes. Igualmente los de la biblioteca tienen una potencia de 14.367 W y trabajan el mismo período, para un consumo de 2.298,72 KWH mensuales. Esto representa un total de 8.234,72 KWH mensuales.

Luminarias Las luminarias son unidades completas de iluminación que están formadas por una lámpara o por lámparas con accesorios diseñados para distribuir la luz, ubicar y proteger las lámparas, y conectar las mismas a la fuente de alimentación. Las que existen en la institución son de 4 tubos fluorescentes con 2 balastos electromagnéticos, de 2 tubos con 1 balasto, así como también de 1 tubo circular con 1 balasto y luz mixta. En vista que en la institución existen actividades administrativas y de docencia y ambas presentan tiempo de funcionamiento totalmente diferente, se consideró, para efecto de los cálculos, 24 horas diarias por 30 días, para las luminarias ubicadas en salones y área exterior y 12 horas diaria por 20 días, para las de la parte administrativa. En las tablas siguientes se muestran, el consumo con todas las luminarias.

Tabla N° 11. Consumo por luminaria para todas las áreas.

Considerando todas las luminarias de las instalaciones administrativas, oficinas, salones y áreas exterior se presenta el consumo de las mismas.

Tabla N° 12. Consumo por iluminación de las oficinas administrativa.

Tabla N° 13. Consumo por iluminación de salones.

Tabla N° 14. Consumo por iluminación de las áreas exteriores.

El consumo total aproximado, por concepto de iluminación, corresponde a 7.604,64 KWH al mes.

Otra de la problemática que se presenta en la institución y que ocasiona gasto de energía eléctrica, corresponde al desbalance de los circuitos de distribución, que originan una corriente por el conductor neutro, trayendo como consecuencia pérdida de energía. Tomando en cuenta estos e identificadas las líneas que suministran energía al sistema de barra, se empezó a realizar las medidas necesarias para comprobar las corrientes por los circuitos principales que tiene la institución actualmente, para luego verificar si el sistema eléctrico es el apropiado y pueda soportar la demanda de energía existente. Estas medidas se tomaron en los tableros de distribución de la institución en fechas y horas diferentes, para comprobar que los resultados sean los más exactos posibles, en tal sentido la tabla N° 15 muestra estos resultados.

Tabla N° 15. Mediciones de corriente en el IUTJAA, Anaco

Esta tabla indican que los circuitos de alimentación principales del IUTJAA, Anaco tienen una corriente promedio de 183 Amperios, para un voltaje de 208 V trifásico, y una corriente del neutro de 53 Amperios, que representa unas pérdidas de 2.902,3 KWH al mes, que comparándola con otros de mayor impacto, quizas no representa nada, pero en un constante aumento de tarifas es algo significativo.

Gráfico N° 7. Consumo de todos los equipos del IUTJAA, Anaco.

En el gráfico N° 7 se muestra un resumen del consumo de todos los equipos, donde se observa claramente que el hecho de que un equipo demande más energía no significa que consuma más, porque está de por medio el tiempo de utilización de estos. Cabe destacar que la iluminación y los aires son los que tienen mayor consumo, pero los aires trabajan en horarios que son productivos para la institución y es muy difícil controlar este consumo, mientras que las luminarias en áreas administrativas tienen sólo 8 horas diarias de uso productivo y el resto del tiempo se encuentran encendidas malgastando una gran cantidad de electricidad, así como los salones que tienen un uso productivo desde las 7:15 A.M hasta las 12:30 P.M y desde las 2:30 P.M hasta las 9:45 P.M, lo que representa casi 15 horas diarias, pero en realidad permanecen encendidas más de esas horas.