Aspectos de la tecnología de la gestión total eficiente de la energía aplicados en hoteles (página 2)

La ejecución de diagnósticos energéticos, favorecen la toma de decisiones en inversiones y mejoran la explotación de los sistemas. En trabajos realizados por el ISMM, se han determinado las características reales de explotación en diferentes subsistemas, donde los problemas energéticos han estado centrados en la calidad y eficiencia que tienen la explotación de la red de suministro, la operación de los diferentes accionamientos asociados principalmente al bombeo de agua, la climatización y la generación de agua caliente.

Mediante la aplicación del Diagrama de Pareto o Ley 80-20 en los hoteles, se define que la climatización genera entre el 60 % y 80 % de los gastos en energéticos. El 40 % de los 14 principales hoteles de la provincia de Holguín cuentan con climatización mediante aires de ventana y el 60% restante con la centralizada por agua helada.

2.1 Comportamiento energético general de un hotel caso de estudio.

El hotel escogido tiene 8 años de explotación, tiempo en el que se ha mantenido entre los hoteles más eficientes energéticamente a nivel de país a pesar del reciente incremento en el consumo de portadores energéticos. El deterioro tecnológico en lo fundamental del Sistema de Climatización y del Sistema de Control Automático agudiza el deterioro de los niveles de consumo lo cual se puede observar en el desarrollo del trabajo.

El estudio inherente a la información energética del hotel se centran en 2 portadores energéticos la electricidad y el GLP por su grado de importancia a estos portadores le siguen el diesel y la gasolina. En la figura.1 se puede observar en el Grafico de Pareto el peso que tiene cada portador energético en el balance general. Los datos tomados para realizar este grafico corresponden a los valores acumulados desde Enero del año 2000 hasta Septiembre 2007.

Como se confirma la electricidad representa el 95,8599 % del consumo, seguido de GLP con un 3,3553%. En el caso del diesel representa el 0,7844% y la gasolina el 0,0003 % restante.

Teniendo en cuenta el importe que representan los portadores energéticos, se mantiene el mismo orden de importancia pero el porcentaje varia quedando como se muestra en la figura 2.

Para el caso del pareto de los costos de los portadores energéticos se tomo la información desde Enero de 2004 hasta septiembre 2007. Como se puede observar la electricidad en el caso de los costos representa el 87.5% de los costos de los energéticos, seguido del GLP con el 8.7%, el diésel 1,9% y la gasolina con el 1.3% Al realizar un balance entre gastos en energéticos y los demás gastos del hotel se presenta la estructura de la figura.3 en la que se aprecia que los energéticos ocupan el quinto lugar dentro de todos los gastos con un 6,1 %.

El gráfico de pastel anterior se realizó con los datos económicos desde Enero hasta Septiembre de 2007.Comparando los gastos en energéticos con respecto a los ingresos totales del hotel se determina que los energéticos representan el 5,3 % de los ingresos.

2.1.1 Electricidad Para el caso específico de la electricidad es muy difícil poder pronosticar su comportamiento en una instalación hotelera, teniendo en cuenta que el propio indicador establecido no es representativo (35-45 kWh / HDO). Para demostrarlo, se determina la no correlación entre Habitaciones Días Ocupadas (HDO) y los kWh, con los valores desde enero de 2000 hasta septiembre 2007, resultando un R2 = 0.109. En la figura.4 se aprecia la línea de tendencia y la expresión correspondiente.

Estudios precedentes proponen mejores índices de consumo, y la tendencia ha ido a incorporar en los análisis las variables climatológicas y otros elementos como factores de carga térmica relacionados con los espacios climatizados en utilización. Todos estos elementos mejoran los pronósticos pero no han sido implantados. Se incorporan a estas investigaciones el empleo de técnicas de inteligencia artificial que posibiliten encontrar índices de consumo más representativos y precisión en la estimación de los mismos.

Los gráficos de control son diagramas lineales que permiten observar el comportamiento de una variable en función de ciertos límites establecidos. En la figura.5 se aprecia el gráfico de control de la electricidad desde enero de 2000 hasta septiembre de 2007.

En el grafico anterior se aprecia que el valor medio o más probable de consumo mensual de energía eléctrica es de 215 MWh. Se destaca que durante todo el año 2007 los valores de consumo están todos por encima del valor promedio con una tendencia a incrementarse. Este gráfico de control se aprecia las variaciones del índice de consumo alrededor del valor promedio de 44 kWh/HDO. Este indicador sigue un comportamiento con tendencia a la periodicidad en donde los meses de menor índice son Ene, Feb, Mar, Abril, Nov y Dic con valores promedio por debajo de los 30 kWh/HDO y los restantes meses por encima de este valor. Es por tanto que la vigilancia de este indicador debe reforzarse en los meses restantes del año (May, Jun, Jul, Ago, Sep y Oct) En el mes de julio de 2007 la electricidad alcanzó un valor fuera de control (296 MWh) superando en 1 MWh el valor máximo de desviación, lo que alerta en el sentido de continuar en la búsqueda de soluciones a las causas que originan el incremento del consumo. Otros meses significativos fueron mar-03, 259 MWh; Ago-04, 259; Abr-05, 255; Abr-06, 261y Ene-07con 272 MWh. Para que se tenga una idea de la tendencia al incremento del consumo de electricidad se presenta el siguiente gráfico en el que se compara la energía consumida en el 2007 con respecto a los valores medios mensuales.

También se confeccionó el gráfico de control para ver las desviaciones que ha sufrido el Índice de Consumo de Electricidad ocupadas en el mes para mantener el índice de consumo en sus parámetros.

A pesar de que el grafico de de la figura.4 no expresa correlación entre los MWh y las HDO se considera que se puede realizar un grafico de IC vs HDO para tener una idea aproximada a que niveles de ocupación se debe operar para mantener el Índice de Consumo de Electricidad dentro del limite establecidos por la cadena (35 y 40 kWh/HDO). En la figura.8 se muestra como los HDO deben moverse entre las 5600 y 6650 habitaciones 2.1.2 GLP También es apreciable el consumo de GLP en los hoteles, específicamente en toda la actividad de elaboración de alimentos y en la mayoría de los casos en el calentamiento auxiliar de los sistemas de Agua Caliente Sanitaria (ACS). El hotel que se analiza, desde su apertura, utiliza como promedio anual el 18,7 % del GLP para el calentamiento de agua. El valor promedio anual del consumo de este portador es de 66 540 litros. En el gráfico de la Figura.9 se puede apreciar como el consumo total de GLP del hotel se ha mantenido por encima de los 50 000 litros anualmente sin embargo el consumo de GLP para el calentamiento del agua se mantuvo por debajo de los 10 000 litros desde el año 2000 hasta el año 2003. Para el año 2004 se produce un incremento hasta 13 453 litros, y al siguiente sube a unos 20 370 litros. En el último año analizado (2006) se alcanza la cifra de 24 114 litros.

Determinando el porciento que representa el consumo de GLP en el calentador con respecto al consumo total del hotel resulto que en el año 2004 este indicador representó un 19.7%, en el año 2005 un 27.8% y en el año 2006 el 30.2 %. Por lo tanto existe un notable incremento.

El calor que se necesita para el sistema ACS es el que se recupera en los condensadores de las enfriadoras del sistema de climatización. Este en muchas ocasiones es insuficiente, principalmente en los meses de invierno en que las unidades enfriadoras trabajan muy poco y es cuando la demanda de GLP por el calentador de incrementa.

En el gráfico de la Figura.10 se puede verificar a partir de los valores promedios mensuales desde el año 2000 hasta el año 2006, como disminuye grandemente el consumo de GLP en los meses más calurosos del año (mayo, junio, julio, agosto, septiembre y octubre) debido a que el calentamiento auxiliar del agua mediante calentador a GLP practicante no trabaja.

Es importante para la planificación energética en los hoteles contar con una herramienta que permita pronosticar el consumo de los portadores, es por esto que, tomando como base los promedios históricos mensuales del consumo de GLP total y los valores promedios mensuales de las Habitaciones Día Ocupadas (HDO) se llega a la ecuación polinómica correlacional de sexto orden (1) con R2 = 0.93. y=1*10-16 x6 – 4*10-12 x5 + 5*10-8 x4 – 0.0004×3 + 2900.6x + 2*106 (1) En la figura.11 se aprecia el gráfico de correlación correspondiente.

Se destaca como existe una ecuación similar obtenida cuando se analiza el consumo de GLP para el calentamiento de agua en correspondencia con HDO (expresión 2) con R2 = 0.92 y= 7*10-17 x6 –2*10-12 x5 +3*10-8 x4 – 0.0002 x3 + 0.759 x2 – 1487.7x + 1*106 (2) 2.2 Estimación del consumo de GLP mediante la modelación paramétrica empleando el Toolbox de Identificación del Matlab.

Las técnicas de identificación de sistemas han cobrado gran relevancia en diversas áreas del conocimiento donde se requiere de un modelo para fines de análisis, predicción, simulación, diseño y control.

A partir de los valores de la figura.12 se obtuvo la modelación matemática del consumo del GLP del hotel caso de estudio partiendo de los datos experimentales. Se tomo como datos de entrada U1 los valores promedio de HDO y como variable de salida Y1 los valores promedio del consumo de GLP en litros. Para el análisis de este sistema SISO (Simple Entrada Simple Salida) se utilizó el Toolbox de Identificación del Matlab. El resultado que se expone es una muestra de que se puede utilizar esta técnica para la planificación energética.

Se empleo todo el set de modelos paramétricos. Las estructuras que reflejaron el mejor resultado fueron la ARX (autoregresión con variable exógena) y el modelo ARMAX, el cual ofrece mayor flexibilidad al modelo anterior incorporando un término conocido como media en movimiento del ruido blanco. Los resultados de la modelación en comparación con la salida de sistema se pueden apreciar en la figura.13. En esta figura la línea negra refleja las salidas reales, la roja la salida del modelo ARX 331 de tercer orden con un ajuste de 0,87 y la azul la salida del modelo ARMAX 2221 de segundo orden con ajuste de 0,82.

El modelo de mayor orden brinda el mejor ajuste y se puede emplear para la planificación energética, pero se sugiere incorporar otras variables a la entrada del sistema para perfeccionarlo. La temperatura ambiente debe ser esta variable pero no se considera en la presente investigación por no poseer los datos necesarios.

A continuación se exponen las estructuras de los modelos con sus respectivas funciones de transferencia.

Luego se realizó la validación de los modelos, con datos correspondiente a 2 años característicos y los resultados del ajuste estuvieron entre 0,81 y 0.9.

3. Conclusiones

1. Con el diagnostico energético realizado al hotel caso de estudio se presentaron 38 consideraciones finales referidas en lo fundamental al sistema de suministro eléctrico, empleo de los portadores energéticos, y sistema de climatización con 19 recomendaciones precisas.

2. La electricidad representa el 95,8599 % del consumo de los portadores energéticos, seguido de GLP con un 3,3553%. En el caso del diesel representa el 0,7844% y la gasolina el 0,0003 % restante. En la estructura de los costos energéticos la electricidad representa el 87.5%, seguido del GLP con el 8.7%, el diesel 1,9% y la gasolina con el 1.3% 3. El gasto en energéticos del hotel analizado, ocupa el quinto lugar dentro de los gastos generales con el 6,1 % después de los gastos en A+B, personal, servicios y mantenimiento. Comparando los gastos en energéticos con respecto a los ingresos totales del hotel, se determina que los energéticos representan el 5,3 % de los ingresos.

4. El índice de consumo de electricidad promedio es de 44 kWh/HDO. Para mantener índice de consumo entre 35 y 40 kWh/HDO la ocupación mensual debe estar entre las 5600 y las 6650 HDO.

5. Se puede estimar el consumo de GLP en función de las HDO para los diferentes meses del año mediante un modelo paramétrico ARX 331.

4. Referencias

• BORROTO, A. y colectivo de autores. Gestión y Economía Energética, Editorial Universidad de Cienfuegos, 2006.98 p.

• CAMPOS AVELLA, J.; R. DORTA. La eficiencia energética en la gestión empresarial. Colombia :Editorial Contactos Mundiales. CEEMA, 2001.91p.

• KUNUSCH, C. Identificación de Sistemas Dinámicos. Universidad Nacional de la Plata. Cátedra de control y servomecanismos, 2003. 39p.

ASPECTOS DE LA TECNOLOGÍA DE LA GESTIÓN TOTAL EFICIENTE DE LA ENERGÍA APLICADOS EN HOTELES.

Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa, ISMMM, rmontero@ismm.edu.cu

Góngora Leyva Ever, Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa, ISMMM, egongora@ismm.edu.cu

Autor:

Montero Laurencio Reineris.