2do taller Eficiencia Energética para la Seguridad y la Sostenibilidad de Iberoamérica (EFESOS)

Vásquez Carmen,⁽¹⁾ Osal William,⁽¹⁾ Sudriá Antonio,⁽²⁾ Pérez David,⁽³⁾ Yépez Wilson,⁽⁴⁾ Parra Estrella,⁽⁵⁾ Sánchez Itha,⁽⁶⁾ Ramírez Rodrigo,⁽⁷⁾ Doyharzabal Julio,⁽⁸⁾ y Llosas Yolanda⁽⁸⁾

⁽¹⁾Departamento de Ingeniería Eléctrica de la UNEXPO, Venezuela ⁽¹⁾Dirección de Investigación y Postgrado del Vicerrectorado Barquisimeto de la UNEXPO, Venezuela ⁽²⁾Fundador del CITCEA. España. Director de la Acción EFESOS. ⁽³⁾Escuela Politécnica del Ejército, Ecuador. ⁽⁴⁾Académica Sede Bogotá Universidad Nacional de Colombia. ⁽⁵⁾Instituto de Investigaciones Eléctricas, México. ⁽⁶⁾Departamento de Ingeniería Eléctrica del CITCEA-UPC. ⁽⁷⁾Facultad Regional Santa Fe. Universidad Tecnológica Nacional, Argentina. ⁽⁸⁾Facultad de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Oriente, Cuba carmenluisavasquez@gmail.com

Resumen: Los estudios de las emisiones de los gases de efecto invernadero causados por la producción de la energía eléctrica con fuentes no renovables incrementan el interés por la Eficiencia Energética. Ésta busca establecer oportunidades de ahorro manteniendo los niveles de bienestar de los clientes del servicio. Debido a su importancia, desde el año 2007 se desarrolla la Acción de Coordinación EFESOS del CYTED con el objeto de potenciar las oportunidades y el intercambio de los resultados de la investigación de sus miembros. En el 2DO Taller EFESOS, realizado en la Ciudad de Cuernavaca, México, se presentaron temas referidos a: los objetivos del CYTED y de EFESOS, la potencia en espera, posibilidades de ahorros en sistemas de elevadores, la importancia de la generación distribuida, propuestas académicas, las auditorias energéticas, los planes de eficiencia energéticas y los marcos regulatorios. Este trabajo busca dar a conocer la información relevante presentada durante en dicho Taller. Se concluye que es imprescindible el intercambio de experiencias para generar iniciativas que a su vez permitan generar conocimiento en el área y el desarrollo de la Eficiencia Energética como herramienta para incrementar la seguridad y la sostenibilidad en Iberoamérica.

Palabras clave: CYTED/ EFESOS/ Eficiencia Energética.

Abstract: The studies of greenhouse gas emissions caused by the production of electric power based on non renewable sources increase the interest for Energy Efficiency. This seeks to establish saving opportunities maintaining the electrical service user´s quality of life. Due to their importance, in the year 2007 the EFESOS Coordination Action of the CYTED is developed in order to boost the opportunities and the exchange of research results within its members. In the 2ND EFESOS Workshop the topics presented referred to: the objectives CYTED and EFESOS, the standby power, the power saving in the elevator systems, the distributed generation importance, the energy audit, energy efficient plans and regulators framework. This paper shows the outstanding information presented during the Workshop. Among its conclusions it is established the need to exchange experiences to generate initiatives to allow new knowledge generation in this subject and the development of Energy Efficiency as a tool to increase the security and the sustainability in Iberoamérica.

Keywords: CYTED/ EFESOS/ Energy Efficiency.

I. INTRODUCCIÓN

El Programa de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo de Iberoamérica (CYTED) [1] tiene como objetivo principal contribuir al desarrollo armónico y sostenible de la región mediante la promoción de la colaboración y cooperación entre los Organismos Nacionales de Ciencia y Tecnología y de Fomento de la Innovación, Grupos de Investigación de Universidades, Centros de I+D y las empresas. A raíz de la Convocatoria del 2007 se integra la Acción de Coordinación: Eficiencia Energética para la Seguridad y la Sostenibilidad en Iberoamérica (EFESOS) [2], en el área dedicada a la Energía. En el marco de esta Acción se ha planificado la 3RA Reunión Ordinaria de sus miembros en la ciudad de Cuernavaca, México, donde se realiza el 2DO Taller EFESOS. El motivo de este trabajo es presentar las conclusiones más destacadas de este Taller. El mismo se encuentra estructurado en secciones dedicadas a presentar la importancia de la Eficiencia Energética (EE), de los aspectos tratados en el Taller, sus resultados y, al final, las conclusiones más importantes del mismo.

II. DESARROLLO

1. Eficiencia energética (ee)

La eficiencia es una relación que busca obtener los mismos beneficios o productos de salida con menos insumos. En el sector eléctrico tiene su origen en la década de los 70, durante la crisis petrolera, donde los países importadores se vieron en la necesidad de disminuir el consumo de los combustibles. Adicionalmente, en 1997 con el Protocolo de Kioto sobre el Cambio Climático, se hace un mayor énfasis en lograr la reducción de las emisiones de los gases de efecto invernadero, a nivel mundial. En el año 2009, en la cumbre de Copenhague, en Dinamarca, unos 20.000 delegados representantes de 190 países, buscan establecer nuevos acuerdos que permitan sustituir el texto de este protocolo e implementar alternativas más efectivas que frenen las emisiones de estos gases y sus efectos. En vista que este objetivo no se logra, en este año 2010, se espera la se realice una próxima reunión en México.

2. Acción efesos del cyted

La Tabla I muestra los países, instituciones y participantes de EFESOS [2], con el Dr. Antoni Sudriá, como Director de la Acción, y Rodrigo Ramírez, como Coordinador Técnico. Dentro de los logros se destacan la coordinación de trabajos que implican el intercambio de información necesaria para incrementar el nivel de conocimiento, la posibilidad de publicación de trabajos en conjunto y la motivación a presentar los resultados en el área. Esta motivación ha originado un interés por desarrollar los Talleres EFESOS que permitan transmitir este conocimiento al mayor número de personas y sensibilizar a los actores involucrados en este tema, como son las entidades gubernamentales y las empresas del sector eléctrico y académico.

3. El Segundo Taller Efesos

Se realiza el 26 de Marzo del 2009 en la ciudad de Cuernavaca, México, y tiene como objetivos presentar los resultados obtenidos de las investigaciones más recientes sobre los temas que involucra, así como propiciar un encuentro entre los participantes e instituciones interesados en la búsqueda de crear los enlaces en áreas afines. Al mismo asistieron más de 60 personas, entre académicos, investigadores y estudiantes de las siguientes instituciones: Centro de Investigación en Energía del Universidad Nacional Autónoma de México (CIE-UNAM), Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET), de la Universidad Tecnológica de Emiliano Zapata (UTEZ) y del propio Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE). La Tabla 2 muestra los temas tratados y a continuación se describen los mismos.

4. El CYTED y su apoyo a la investigación en energía en Iberoamérica

El CYTED [1,3] es un programa internacional multilateral de cooperación científica y tecnológica de ámbito iberoamericano y de carácter horizontal. Éste fue creado en 1984 mediante un Acuerdo Marco Interinstitucional suscrito por los países que forman la Comunidad Iberoamericana de Naciones y busca la transferencia de conocimientos mediante la movilidad de los expertos, para el desarrollo armónico y sostenible de la Región. Desde 1995 está formalmente incluido entre los Programas de Cooperación dependientes de las Cumbres de Jefes de Estado y de Gobierno de la Comunidad Iberoamericana de Naciones.

El CYTED [1,3] promueve, a través de convocatorias anuales, las Acciones de Coordinación, Redes Temáticas y Proyectos de Investigación Consorciados. Adicionalmente posee en una convocatoria permanente de los Proyectos de Innovación de IBEROEKA, en la Tabla 3 se muestran las características de estos programas.

5. Proyecto EFESOS: Eficiencia, Seguridad del Suministro y Sostenibilidad para Iberoamérica

Según Sudriá [4] el objetivo principal de EFESOS [2] es “Intercambiar entre los grupos de los diferentes países participantes experiencias que permitan generar iniciativas que se puedan traducir en políticas que busquen asegurar el desarrollo de la eficiencia energética como herramienta para aumentar la seguridad y la sostenibilidad en Iberoamérica”. El mismo se encuentra detallado en [5].

6. Avances en Eficiencia Energética en Ecuador: Caso particular fortalecimiento del área académica para la teoría y práctica.

En virtud de los impactos que tiene sobre los cambios climáticos uso de la matriz energética actual y siendo la Universidad un eje de cambio cultura, Yépez [6] proponen el fortalecimiento del área académica en torno a los objetivos:

1. La eficiencia energética debe considerarse un eje transversal y común en todas las academias, no exclusivas de las carreras tecnológicas.

2. Alinear las asignaturas a que mantengan el componente de apoyo a los temas de uso racional de la energía y producción de energía limpia, en sus ámbitos de competencia.

3. Construir la vida diaria como la aplicación de la práctica de la eficiencia energética.

4. Apoyar la cultura, innovación y proyectos de desarrollo tecnológico que contribuyan al uso racional de energía.

7. Avances en Eficiencia Energética en México. Caso estudio: potenciales de ahorro por potencia en espera para equipos electrodomésticos y de oficina.

Los equipos electrodomésticos, especialmente los destinados para el entretenimiento, aunque estén apagados, consumen una energía conocida como la potencia en espera o el standby. Este sistema permite que, en lugar de ser apagados, estén dispuestos a responder al mando o control a distancia. Según Sánchez [7] estos sistemas consumen una potencia, estando apagados, entre 0,2 a 11,7 W y pueden representar un alto potencial de ahorro a nivel global. A manera de ejemplo, la Figura 1 muestra el consumo de potencia de un televisor pantalla normal de 29¨. En esta Figura se puede observar sus ciclos de encendido y en funcionamiento, observándose que la mínima potencia de consumo es de 20 W, en su condición de espera.

Según Sánchez [7], son tres (3) los factores que contribuyen en el consumo nacional por concepto de potencia en espera: la potencia del equipo, el número de unidades y las horas de uso. Una reducción de uno de estos factores se verá reflejada en un menor consumo de energía.

8. Avances en programas de eficiencia Energética en Colombia. Caso particular: Impacto en la calidad de la potencia debido a la generación distribuida.

Según Parra [8], debido a las limitaciones de transportar grandes bloques de energía, por las restricciones ambientales impuestas para construir tanto líneas de transmisión como grandes plantas generadoras, en la última década, se ha recurrido a la instalación de Generación Distribuida (GD). Ésta se considera como una generación de energía eléctrica en pequeña escala que se conecta a la red de distribución cerca de los sitios de consumo y que generalmente no se incluye en el despacho central del sistema. Con estos esquemas se logra, entre otras ventajas, una reducción de las pérdidas debidas a la transmisión a grandes distancias, en función del tamaño y la ubicación de los generadores. La Figura 2 muestra, a manera de ejemplo, utilizando el sistema de 33 Barras de la IEEE la reducción de las pérdidas por este concepto.

9. Avances en eficiencia energética en España: Caso particular en Automatización y el Control.

Según Rodrigo [9] se han logrado ahorros de energía significativos con mejoras en los sistemas de elevadores en la ciudad de Cataluña, España. Según este autor señala que en Cataluña, hay 160.000 unidades, con un consumo anual de 355 GWh/año. Para reducir este consumo se proponen alternativas a los fabricantes como:

1. Utilizar sistemas gearless con motor brushless, incorporando sistemas de frenada regenerative, sistemas roomless en lugar de sistemas hidráulicos en edificios que no son de nueva construcción, sistemas hidráulicos regenerativos en lugar de los convencionales.

2. Sistemas elevadores hidráulicos con motores de velocidad variable, controlados por convertidores VVVF, frente a los Sistemas tradicionales gobernados por contactores

3. Aprovechar el calor generado en la sala de máquinas de los Sistemas elevadores.

4. Utilizar luminarias más eficientes.

5. Diseño e implementación de algoritmos para la commutación al modo stand-by.

6. Dimensionar el motor en función de la carga real.

7. Diseño de algoritmos para la desconexión de los sistemas en períodos de baja demanda.

8. Utilizar sistemas elevadores hidráulicos con control de válvulas electrónica digital frente los sistemas tradicionales con válvulas mecánicas.

9. Situar los sistemas elevadores en lugares apropiados

10. Corregir el factor de potencia de los sistemas elevadores.

11. Utilizar sistemas elevadores hidráulicos contrapesados.

12. Reducir la masa del contrapeso con la finalidad de reducir la potencia eléctrica demandada.

10. Avances en Eficiencia Energética en Argentina: Caso particular Auditorias Energéticas.

Según Doyharzabal [10] la auditoría energética constituye una herramienta para conocer el uso final de la energía dentro de las edificaciones y el grado de eficiencia en su utilización, identificar los principales potenciales de ahorro energético y económico y definir los posibles proyectos de mejora de la EE. Según este autor, en instituciones públicas se recomienda utilizar un calificador energético para evaluar su eficiencia y así promover las acciones que permitan disminuir el impacto ambiental asociado al uso de la energía. Calificar y certificar edificios requiere el desarrollo de herramientas y métodos de evaluación que consideren sus características energéticas y ambientales, sin perder de vista el entorno socioeconómico donde se desempeña. En este contexto, se desarrolla una herramienta a modo de prueba y desarrollo experimental, que permita hacer estos procesos de forma automatizada. La Tabla 3 muestra el calificador con sus límites, el cual se obtiene de una hoja de cálculo diseñada para obtener una ponderación, la que se compara con una escala predeterminada y así evaluar la eficiencia energética y ambiental del mismo.

11. Avances en eficiencia energética en Cuba: Caso particular Mantenimiento Basado en la Eficiencia.

Según Llosas [11] el mantenimiento debe en todo momento lograr la reducción de los fallos imprevistos y de los tiempos de parada del sistema, cuya ocurrencia puede provocar una disminución en la disponibilidad de generación, y con ello, no lograr cubrir la demanda en un período determinado. Este define como el conjunto de acciones orientadas a conservar o restablecer el sistema a su estado de normalidad que permita cumplir el servicio para el cual está diseñado.

En el trabajo presentado Llosas [11] está orientado a detectar y aislar los fallos que se producen en el funcionamiento de un grupo electrógeno, y que puede con este análisis servir de base para estructurar, diseñar y concebir un plan de mantenimiento basado en confiabilidad, a partir de la obtención de una clasificación de los escenarios de fallos de mayor incidencia, frecuencia de ocurrencia y su tamaño, lo cual se realiza a través de un análisis estadístico y por correlación de variables. Esto permitiría evaluar, el desempeño del sistema ante fallos tolerables o catastróficos, es decir, aquellos que se sacarían de servicio la instalación (fallos graves), y por ende, disminuiría la disponibilidad de generación en el sistema eléctrico. En este tipo de sistema Fault Detection Isolate (FDI) se emplean redes neuronales para la detección y el aislamiento de los fallos, con una visión de permitir posteriormente el mantenimiento adecuado y oportuno (adaptivo) según la predicción de ocurrencia de averías, que garantice de esa forma su funcionamiento eficiente y que garantice la sostenibilidad de la disponibilidad en la generación y suministro eléctrico.

12. Avances en eficiencia energética en Venezuela. Caso particular: Plataforma Remota De Comunicación Basada en Tecnología Eficiente.

Según Vásquez [12] la necesidad de incrementar el número de estudiantes atendidos en los laboratorios de las carreras de Ingeniería ha motivado el desarrollo de un nuevo campo de investigación como es el diseño e implementación de plataformas de comunicación remota con aplicaciones a la Enseñanza a Distancia (EaD). Estas plataformas estan diseñadas con un conjunto de accionamientos eléctricos destinados para ser utilizados en la EaD. Su finalidad es de disponer de un modelo compacto, simple y visual que permita al estudiante programar los PLC y trabajar con diferentes estaciones. Los requerimientos para el estudiante son la posibilidad de poder utilizar un computador que permita la instalación de un software, generalmente de libre acceso y bajo una misma programación, y una conexión a Internet para poder descargar el programa del autómata y controlar, supervisar y monitorear su funcionamiento, generalmente a través de una cámara IP.

Las plataformas son en entorno Moodle (Modular Object- Oriented Dynamic Learning Envioronment) que es un sofware libre y abierto orientado a gestionar el material de cursos que se imparten por Internet y crear comunidades de aprendizaje online. Este software permite a los docentes incluir material didáctico para el estudiante.

El uso de la plataforma de comunicación remota basada en tecnología eficiente ha sido incorporado en la asignatura de Automatización de Sistemas Industriales de la Maestría de Ingeniería Eléctrica, a impartir en el último trimestre del año 2009, y en la actualización del Laboratorio de Controles Eléctricos de la carrera de Ingeniería Eléctrica. Las prácticas han sido desarrolladas con el software CoDeSys como lenguaje de programación común para el intercambio de actividades de laboratorio entre los estudiantes de las distintas universidades. La Figura 3 muestra el esquema de un sistema industrial elaborado en este lenguaje. Este software de programación de los autómatas incluye bloque de programación basada en la norma IEC 61131-3, dedicada a la programación del PLC y control industrial con el objeto de estandarizar los lenguajes. Para la supervisión es necesario incluir las cámaras IP o las webcam que permiten la visualización de los movimientos de los equipos.

La plataforma de comunicación consta de cuatro (4) estaciones que pueden ser controladas mediante un autómata programable vía online. La misma permite una comunicación flexible y una visualización por una cámara IP. La primera tiene como objeto que el estudiante visualice la relación entre la corriente de arranque y la velocidad del motor. La segunda estación y tiene como objeto el control de carga del motor de inducción mediante un dínamo conectado al eje del mismo.

La tercera estación tiene como objeto la visualización de la distorsión armónica producto del variador de velocidad. La misma es un complemento de las estaciones anteriores a fin de que se pueda observar el comportamiento de la distorsión armónica al momento de realizar variaciones en la carga del eje del motor. Adicionalmente permite visualizar la energía consumida por el motor mediante la asignación de una entrada digital.

La cuarta, y última estación, tiene como propósito trazar el comportamiento de evolución lenta de la temperatura cuando se realizan cambios en la salida de consigna del autómata. Adicionalmente, se incorpora el regulador proporcional integral derivativo (PID) para la evaluación de un control lazo cerrado. Se incorpora un relé que permite la conmutación de la señal de salida análoga.

13. Avances en Eficiencia Energética en Chile. Caso particular: Los desafíos regulatorios.

Según Álvarez [13] uno de los agentes importantes en los planes de eficiencia energética son las distribuidoras, las que ven como ventaja: que su implementación incrementa la vida útil de los equipos, reduce el consumo de energía a horas punta, permite realizar mejores planes de inversión y otras. Adicionalmente se observan como desventajas que se tiene un menor consumo de energía y por lo tanto de los ingresos. En este sentido existe una herramienta que permita evaluar el impacto y el comportamiento de la distribuidora en función de la experiencia internacionales existentes en torno a las regulaciones, para lo cual se utiliza como herramienta de análisis en método de las Fronteras Eficientes.

Se analizaron los certificados blandos y los incentivos por desempeño. Los certificados blandos logran mantener los niveles cercanos de eficiencia de las empresas obtenidos antes de aplicar las políticas de eficiencia energética, el impacto de las distribuidoras es bajo y requiere de cambios de la regulación e implica costos en la medición y verificación que debe sostener el regulador. A diferencia de los incentivos por desempeños que tienen un bajo impacto en sus resultados, en sus costos y se deben introducir fuertemente en las legislaciones en la fiscalización.

III. CONCLUSIONES

1. Es imprescindible el intercambio de experiencias para generar iniciativas que permitan incrementar el conocimiento en el área y el desarrollo de la Eficiencia Energética como herramienta para incrementar la seguridad y la sostenibilidad en Iberoamérica.

2. Se requiere de un gran esfuerzo conjunto en todos los niveles sociales, políticos y culturales de los países que deseen fomentar y aplicar medidas para la reducción del consumo de energía, hacer más eficiente su utilización y reducir los efectos negativos que se tienen sobre el medio ambiente, por la generación, el uso y consumo de la energía.

AGRADECIMIENTO

Los autores quieren agradecer a las instituciones CYTED y EFESOS por el apoyo brindado para la elaboración de este Taller.

IV. REFERENCIAS.

1. CYTED: Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo, (2008, Diciembre), [Online] disponible en http://www.cyted.org/        [ Links ]

2. EFESOS: Eficiencia Energética y Seguridad para Iberoamérica, (2008, Diciembre), [Online] disponible en: http://efesos.espe.edu.ec/BIENVENIDO.html        [ Links ]

3. Pérez D., “El CYTED y su Apoyo a la Investigación en Iberoamérica”, 2DO Taller EFESOS, IEE, Cuernavaca, México, Marzo, 26, 2009, p. 45.        [ Links ]

4. Sudriá A., “Proyecto EFESOS: Eficiencia, Seguridad y Sostenibilidad para Iberoamérica”, 2DO Taller EFESOS, IEE, Cuernavaca, México, Marzo, 26, 2009, p. 8.        [ Links ]

5. Vásquez C. et. al, “1ER Taller Eficiencia Energética para la Seguridad y la Sostenibilidad de Iberoamérica (EFESO)”, Revista Universidad, Ciencia y Tecnología, Vol. 13, No. 53, Venezuela, 2009, pp 345-354.        [ Links ]

6. Yépez W., “Avances en eficiencia energética en Ecuador. Caso particular Fortalecimiento del área académica para la teoría y práctica de la eficiencia energética”, IEE, Cuernavaca, México, Marzo, 26, 2009, p. 23.        [ Links ]

7. Sánchez I., “Avances en eficiencia energética en México. Caso estudio: Potenciales de ahorro por Potencia en espera para equipos electrodomésticos y de oficina”, 2DO Taller EFESOS, IEE, Cuernavaca, México, Marzo, 26, 2009, p. 23.        [ Links ]

8. Parra E., “Avances en programas de eficiencia Energética en Colombia. Caso particular: Impacto en la calidad de la potencia debido a la generación distribuida”, 2DO Taller EFESOS, IEE, Cuernavaca, México, Marzo, 26, 2009, p. 14.        [ Links ]

9. Rodrigo R., “Avances en eficiencia energética en España. Caso particular en Automatización y el Control”, 2DO Taller EFESOS, IEE, Cuernavaca, México, Marzo, 26, 2009, p. 31.        [ Links ]

10. Doyharzabal J., “Avances en eficiencia energética en Argentina. Caso particular Auditorias Energéticas”, 2DO Taller EFESOS, IEE, Cuernavaca, México, Marzo, 26, 2009, p. 39.        [ Links ]

11. Llosas Y., “Avances en eficiencia energética en Cuba. Caso particular Mantenimiento Basado en la Eficiencia”, 2DO Taller EFESOS, IEE, Cuernavaca, México, Marzo, 26, 2009, p. 30.        [ Links ]

12. Vásquez C., “Avances en eficiencia energética en Venezuela. Caso particular Plataforma Remota de Comunicación Basada en Tecnología Eficiente”, 2DO Taller EFESOS, IEE, Cuernavaca, México, Marzo, 26, 2009, p. 31.        [ Links ]

13. Álvarez F., “Avances en eficiencia energética en Chile. Caso particular: Los desafíos regulatorios”. 2DO Taller EFESOS, IEE, Cuernavaca, México, Marzo, 26, 2009, p. 20.        [ Links ]