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Estudio para evaluar la gestión de ahorro de agua y energía




  1. Resumen
  2. Introducción
  3. Materiales y métodos
  4. Conclusiones
  5. Recomendaciones
  6. Bibliografía

Resumen

En el mundo se impone desde hace varios años la tendencia a racionalizar el consumo de agua y energía en todos los sectores básicos de la población, donde incide el bombeo de agua y su uso irracional, que repercute en los gastos energéticos, dañándose así el medio ambiente, la economía del centro y por ende del país, por lo que se hace necesario lograr la eficiencia en los planes de ahorro trazados. El presente trabajo establece y evalúa las investigaciones sobre el ahorro de agua y energía eléctrica propuestos de forma independiente por otros estudios llevados a cabo en la Universidad de Ciego de Ávila (UNICA). En el mismo se realizan cálculos del comportamiento del consumo de energía eléctrica por conceptos de bombeo de agua y las pérdidas ocasionadas por salideros y despilfarro de este líquido, referidos a la facturación hecha en los diferentes meses de los años estudiados, además se incluyen cuestiones técnicas, organizacionales, de gestión y de conducta del personal, fijando y evaluando los factores que determinan el nivel de consumo de agua y energía eléctrica, mediante un sistema de indicadores que se establecen para categorizar de forma integral la gestión eficiente de ambos recursos, proponiéndose acciones para erradicar las deficiencias en el ahorro de los mismos en la Universidad de Ciego de Ávila: "Máximo Gómez Báez"

Abstract.

In the world it is imposed for several years the tendency to rationalize the consumption of water and energy in the population's basic sectors, where it impacts the pumping of water and their irrational use that it rebounds in the energy expenses, being damaged this way the environment, the economy of the center and therefore of the country, for what becomes necessary to achieve the efficiency in the plans of saving layouts. The present work settles down and it evaluates the investigations on the saving of water and proposed electric power in an independent way for other studies carried out in the University of Ciego of Ávila (UNICA). In the same one they are carried out calculations of the behavior of the electric power consumption for concepts of pumping of water and the losses caused by escape and waste of this liquid, referred to the billing made in the different months of the studied years, technical, organizational questions are also included, of administration and of the personnel's behavior, fixing and evaluating the factors that determine the level of consumption of water and electric power, by means of a system of indicators that settle down to categorize in an integral way the efficient administration of both resources, intending actions to eradicate the deficiencies in the saving of the same ones in the University of Ciego of Ávila: "Máximo Gómez Báez".

Introducción

La utilización racional del agua y la energía en la industria y en particular en el sector presupuestado de la educación superior, es una tarea de orden prioritario por la incidencia que tiene en los indicadores técnicos económicos del estado.

A su vez el uso eficiente de estos recursos naturales de forma sistemática disminuye sustancialmente la contaminación ambiental y garantiza la utilización racional de los mismos.

Con mucha frecuencia, el incremento del consumo de energía ha sido tratado como parte integrante e inevitable del crecimiento económico. Se manejan los índices de consumo per cápita de energía como indicadores básicos del nivel de vida, sin tomar en consideración lo irracional e ineficiente del modo con que ésta se utilice, ni que son los servicios energéticos y no la energía lo que el hombre necesita.

Sin embargo, con un uso racional y eficiente de la energía se puede lograr un buen nivel de vida y mejores servicios energéticos, distribuyéndose más equitativamente los beneficios del progreso económico, pero de una forma racional, que permita respetar y cuidar las comunidades de seres vivos, sin sobrepasar los límites de la capacidad del planeta para suplir este recurso y asimilar los residuos de su producción y uso con un modelo que posibilite integrar el desarrollo y la conservación del medio ambiente.

Es por ello que las pérdidas de energía en los sistemas eléctricos es uno de los mayores problemas técnicos que afrontan las empresas en la actualidad, mundialmente se estudian las variantes posibles para reducirlas a valores mínimos, buscando el aprovechamiento óptimo en todas las potencialidades [1] .Por lo anterior inferimos que se hace imprescindible la utilización de los recursos energéticos y los hídricos cada vez de manera más racional y eficiente. La última tendencia al encarecimiento de la energía y al agotamiento de los recursos hídricos, está presionando social y económicamente a la sociedad.

En [2] se plantea, que hasta hoy sigue siendo un tema poco analizado vincular el ahorro de energía al consumo de agua y no se elaboran políticas sectoriales en base a este vínculo. Todo ello trae como consecuencia una pérdida de oportunidades de desarrollo económico y social, además ante la coyuntura actual deberemos ser capaces de crear un futuro más sostenible en lo que concierne al binomio agua y energía para las próximas generaciones, instándose a pasar ya de las palabras a las acciones. Se observa según estudios realizados que entre el 2 y 3 % de la energía que se consume en el mundo se utiliza para el bombeo y tratamiento de agua de las poblaciones urbanas y del sector industrial. Además, la energía consumida mundialmente para suministrar agua, aproximadamente 27.473 Pentajoules, es similar a la cantidad total de energía utilizada conjuntamente en Japón y Taiwán, 4,5 veces la energía consumida anualmente en México y asciende aproximadamente al 7% del consumo mundial de energía total [3]

Por lo tanto, se puede señalar, que el potencial de ahorro de energía en los sistemas de distribución y tratamiento de agua puede ser muy significativo. De manera que el consumo de la misma en la mayoría de los sistemas de agua a nivel mundial, podría reducirse, por lo menos, un 25% a través de la aplicación de medidas de eficiencia energética de alto coste-beneficio [4]. Vemos según [5] que el control de la energía asociada al consumo de agua en nuestro país, aunque tiene mayor atención por parte de las empresas grandes, es por lo regular el área menos estudiada y problemática, sobre todo en el sector de la educación y en las pequeñas y medianas empresas, donde la utilización racional del agua y la energía constituye una tarea de orden prioritario por la incidencia que esto tiene en los indicadores técnicos económicos del estado.

La gestión eficiente del agua y la energía puede concebirse como un esfuerzo organizado y estructurado para conseguir la máxima eficiencia en el suministro, conversión y utilización de estos recursos, logrando un uso más racional de los mismos, sin perjudicar la comodidad, productividad, calidad de los servicios y de un modo general, sin reducir la calidad de vida de la población. Es un medio que permite alcanzar los objetivos de conservación del medio ambiente, siendo aplicable tanto desde el punto de vista de la universidad como a nivel de MES.

El sistema de gestión de agua y energía en una organización empresarial en la mayor parte de las empresas de producción y servicios se realiza de forma independiente y es parte de la gestión general de la organización, que incluye la estructura organizativa, las actividades de planificación, responsabilidades, prácticas, procedimientos, procesos y recursos para desarrollar, implantar, revisar y mantener la política sobre el ahorro y uso de estos recursos, y forma parte de su sistema de gestión ambiental.

El control de la energía asociada al consumo de agua, aunque tiene mayor atención por parte de las empresas grandes, es por lo regular el área menos estudiada y problemática, sobre todo en el sector de la educación y en las pequeñas y medianas empresas.

En sentido general, en el ministerio de educación superior (MES) y en específico en la Universidad de Ciego de Ávila ¨ Máximo Gómez Báez ¨ (UNICA) de la provincia Ciego de Ávila existen oportunidades para la optimización en el uso del agua y la energía, las mismas están condicionadas a las acciones correctivas que se pueden implantar teniendo en cuenta factores de tres tipos:

  • 1. Estructurales.

  • 2. Formación del Personal

  • 3. Tecnológicos

Los factores estructurales conciernen a la estructura económica y de organización de la UNICA, en la cual nuestra investigación se apoya para logar un uso eficiente de estos recursos.

Los factores de formación del personal conciernen a la insuficiente especialización del personal técnico propio.

Los factores tecnológicos conciernen a la forma en que son utilizados estos recursos en cada proceso, instalación o área de la UNICA y a la obsolescencia del equipamiento.

En la Universidad de Ciego de Ávila en estos momentos se hace un uso irracional del agua, el cual repercute de forma directa en el consumo de Energía Eléctrica por el concepto de bombeo de la misma, al tratar de mantener los niveles de agua deseados por los usuarios en la UNICA; se consume como promedio el 33% de la energía eléctrica total consumida en un mes en el bombeo de agua y el índice de sobre consumo de agua asciende a un 143,84 % del plan.

Entre las posibles causas que conllevaron al planteamiento de este problema se encuentran:

  • Los indicadores que se manejan a nivel de MES, no son suficientes para evaluar adecuadamente la eficiencia en el ahorro de estos recursos.

  • No se han establecido indicadores de forma integral que gestionen eficientemente el ahorro de agua y energía de manera integral.

  • No se ha valorado el impacto ambiental y económico que reportaría una eficiente gestión en el ahorro de los recursos hídricos y energéticos de que dispone la UNICA.

La investigación realizada está orientada a establecer y evaluar otros estudios realizados sobre el ahorro de agua y energía, propuestos de forma independiente en la UNICA, incluyendo cuestiones técnicas, organizacionales, de gestión y de conducta del personal, fijando y evaluando los factores que determinan el nivel de consumo de agua y energía eléctrica en la UNICA, mediante un sistema de indicadores que se establecen para categorizar de forma integral la Gestión Eficiente de ambos recursos, proponiéndose acciones para erradicar las deficiencias en el ahorro de los mismos.

Materiales y métodos

La investigación se realización en la Universidad de Ciego de Ávila Máximo Gómez Báez (UNICA), en la misma se hace un análisis bibliográfico sobre la gestión eficiente de agua y energía y sobre los diferentes indicadores que se han utilizado en Cuba y en el mundo para realizar evaluaciones de índices de consumo tanto de agua como de energía eléctrica, así como los análisis que se han realizado de forma integral de estos recursos y en centros de educación.

Posteriormente se hace una caracterización de la UNICA con respecto a la gestión de ahorro de agua, teniendo en cuenta los estudios realizados en [6] y por la parte de la gestión energética en [7], atendiendo a la estructura de las redes de suministro y distribución de ambos recursos, así como la tecnología y funcionamiento de estos sistemas hidráulicos y energéticos y la composición de la población universitaria y del personal que está vinculado con estas actividades.

Monografias.com

Ubicación del soterrado y módulo de carga (4) bomba sumergible y turbina en la UNICA.

Monografias.com

Figuras 1)2)3)4) y 5) Estado actual de la "PGD" secundaria del sistema de bombeo de agua en La UNICA.

Se hace un análisis del comportamiento del consumo de energía eléctrica realizando cálculos y gráficas que arrojan el consumo de energía eléctrica por conceptos de bombeo de agua y de las pérdidas ocasionadas por los salideros y el despilfarro de este líquido, referidos de manera integral a la facturación hecha en los últimos 4 años, por meses y días de la semana, teniendo en cuenta los dos bancos de transformadores "UNICA" y "Centro de Cálculo".

Ejemplo:

Monografias.com

Promedio del consumo de energía eléctrica por días de la semana en la Universidad de Ciego de Ávila.

Monografias.com

Consumo de potencia activa (W) promedio en 24 horas por fase en La Universidad de Ciego de Ávila.

En la investigación se utilizó el programa EPANET [8] que realiza simulaciones en periodos prolongados del comportamiento hidráulico y de la calidad del agua en redes de suministro a presión. Una red puede estar constituida por tuberías, nudos (uniones de tuberías), bombas, válvulas y depósitos de almacenamiento o embalses. EPANET efectúa un seguimiento de la evolución de los caudales en las tuberías, las presiones en los nudos, los niveles en los depósitos, y la concentración de las especies químicas presentes en el agua, a lo largo del periodo de simulación discretizado en múltiples intervalos de tiempo. Además de la concentración de las distintas especies, puede también simular el tiempo de permanencia del agua en la red y su procedencia desde las diversas fuentes de suministro, se ha concebido como una herramienta de investigación para mejorar nuestro conocimiento sobre el avance y destino final de las diversas sustancias transportadas por el agua, mientras ésta discurre por la red de distribución. Para el mejor funcionamiento del sistema el programa utilizado trabajó bajo curvas de modelación, las cuales regulan el consumo de horas picos en el día.

Entre sus diferentes aplicaciones puede citarse el diseño de programas de muestreo, la calibración de un modelo hidráulico, el análisis del cloro residual, o la evaluación de las dosis totales suministradas a un abonado. EPANET puede resultar también de ayuda para evaluar diferentes estrategias de gestión dirigidas a mejorar la calidad del agua a lo largo del sistema

El intervalo de cálculo hidráulico utilizado para llevar a cabo la simulación en períodos extendidos puede ser fijado por el usuario y el valor típico es de 1 hora, que fue el utilizado [9].

La adecuada previsión de los consumos de agua es básica para el cálculo de las instalaciones correspondientes. Sin embargo es un tema en el que divergen los diferentes autores; ello es lógico ya que las estadísticas varían de un país a otro e, incluso dentro del mismo país, de una región a otra. Es más, dentro de un ámbito geográfico reducido cabe distinguir entre los consumos de los habitantes de los núcleos urbanos y los consumos de los ambientes rurales dependiendo de la mayor o menor generosidad de las prestaciones hidrosanitarias que se ofrecen [10].

En este trabajo se calcula cuánta agua se está consumiendo, dónde se localizan los puntos de consumo, cómo cambia el consumo en el tiempo, etc., se hace la clasificación de los suministros, según el caudal instalado, se hace una evaluación de salideros y se relaciona con el consumo energético que trae por consecuencia estas pérdidas.

Para contabilizar el consumo energético generado debido a las pérdidas en consumo de agua se utilizan dos herramientas fundamentales Analizador de Redes Eléctricas Trifásicas y la aplicación informática GoeEye las cuales permitieron caracterizar y diagnosticar los circuitos de distribución secundaria en la UNICA y permiten obtener no sólo una imagen instantánea de las principales características de una red sino también el seguimiento de sus variaciones en el tiempo. Su sistema de medición multitarea asegura simultáneamente todas las funciones de mediciones de diferentes magnitudes, de detección, de grabación continua y sus visualizaciones sin tensiones.

Finalmente, en la investigación realizada se hacen consideraciones y se propone un sistema de indicadores que permiten evaluar de manera integral los índices de consumo de agua y energía en la UNICA, proponiendo acciones para eliminar las deficiencias en la gestión de estos recursos.

Conclusiones

  • Se calcularon las pérdidas de agua que generan los salideros en el tramo de la conductora desde la fuente de abasto hasta la conexión con la estación de bombeo # 2 y desde la estación de rebombeo hasta la tubería de llenado del tanque elevado es equivalente a un caudal de 7.0 lps aproximadamente.

  • Los estudios realizados a llaves y válvulas en mal estado técnico, válvulas de tiro rápido en los inodoros abiertas innecesariamente producto a la negligencia de algunos usuarios y en algunos casos rotas como es el caso de las ubicadas en el área de baños del docente y dormitorios determinan una pérdida de agua con una magnitud de 3.26 lps.

  • Los consumidores representados por las viviendas, los cuales están conectados inadecuadamente a la conductora con bombeo directo durante 10 horas producen una pérdida de agua muy significativa superior a 3.15 lps., además provocan que se pierda diariamente el 15% del agua que se suministra desde la fuente de abasto # 1 hasta el deposito de almacenamiento (10 horas de trabajo aproximadamente).

  • No se cuenta con metro contadores para el registro de la cantidad de agua que se consume en cada local, por lo que muchas pérdidas no se contabilizan.

  • Las tuberías que conforman las redes exteriores ubicadas por debajo de los objetos de obra, cuentan con un gran número de salideros, muchos de ellos están cogidos con liga lo que no garantiza que se ahorre agua y no se puede calcular la magnitud de las pérdidas.

  • El deposito soterrado almacena un volumen de 930 m³ y por los cálculos obtenidos la instalación requiere de un volumen de 835.8 m³. Esto garantiza que el depósito cuenta con 1.15 días de reserva del recurso agua.

  • El factor fundamental que produce la condición de inoperabilidad e inviabilidad del sistema de abasto es la pérdida de agua que existe en la red por concepto de salideros, representa un 37% del agua que se suministra desde el tanque elevado.

  • El sistema hidráulico del tanque elevado se encuentra en mal estado técnico.

  • Partiendo de la caracterización realizada del sistema hidráulico y sanitario de la UNICA, y de los datos antes expuestos llegamos a la conclusión que en nuestra universidad se hace un uso irracional del agua, el cual repercute de forma directa en el consumo de Energía Eléctrica por el concepto de bombeo de agua, al tratar de mantener los niveles de agua deseados por los usuarios en la UNICA.

Recomendaciones

  • Llevar a cabo el programa de ahorro de agua propuesto, que se deriva de este trabajo, a través de la divulgación por las diferentes organizaciones institucionales, estudiantiles y políticas del centro, concientizando a todos de la necesidad existente de ahorrar agua y energía que se consume por el despilfarro de tan preciado líquido.

  • Establecer un programa de mantenimiento a las instalaciones hidráulicas que así lo requieran.

  • Esta investigación puede ser utilizada para evaluar sistemas de gestión de ahorro de agua y energía en otros centros estudiantiles.

Bibliografía

  • 1.- FEODOROV, A.A., (1982). "Suministro eléctrico de empresas industriales" URSS : MIR . pág. 24 –57..

  • 2.- José Aguado Alonso, (19 de Julio 2010). "Vínculo entre Agua y Energía. Una oportunidad para el ahorro de recursos".

  • 3.- Watergy México. Visión Global. (Consultada el 29 de junio del 2010). http://www.watergymex.org/visglobal.htm

  • 4.- Kelly, J. Et al. Watergy: "Agua y Energía: Aprovechando las oportunidades de eficiencia de agua y energía aún no exploradas en los sistemas municipales de agua. Alianza para el Ahorro de Energía" (Consultada 5 de julio del 2010) http://www.watergymex.org/ . Page 1.

  • 5.- Borroto Nordelo, Aníbal E. y Monteagudo Yanes ,José P.,(2006) "Libro Gestión Energética en el Sector Productivo y los Servicios", Universidad de Cienfuegos

  • 6.-  Iván Osorio León, (2006). "Trabajo de Diploma: Sistema de abasto de Agua a la Universidad de Ciego de Ávila"

  • 7.-  Ing. Silvio Joan Moreno Rodríguez, (2011). "Trabajo de Diploma: Aplicación de la Tecnología de Gestión Eficiente de la Energía Eléctrica en la Universidad de Ciego de Ávila"

  • 8.- Lewis A. Rossman et al, (2000) "Modelación Matemática."

  • 9.- Bancrofft, R; Escariz, M.(1986). "Instalaciones Hidráulicas y Sanitarias". Editorial ISPJAE, Cuba, p. 61-157.

  • 10.- Ojilve R. Medrano Pérez. IMDEA Agua (Consultada el 20 de junio del 2010).http://editorial.cda.ulgc.e.

 

 

Autor:

Ing. Arelys Alonso Díaz

Departamento de Computación, Facultad de Ingeniería, Universidad de Ciego de Ávila, Cuba

 


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