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.
Ubicación del soterrado y
módulo de carga (4) bomba sumergible y turbina en la
UNICA.
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:
Promedio del consumo de energía
eléctrica por días de la semana en la Universidad
de Ciego de Ávila.
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.htm4.- 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 Cienfuegos6.- 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