PRESENTACIÓN
Hace 5 años, el Ministerio de Energía y Minas tomó la decisión de desarrollar una Campaña de Ahorro de Energía a través del Proyecto para Ahorro de Energía (PAE), para hacer frente al potencial déficit de energía que se preveía podía producirse en 1995 y 1996, años en que casi no teníamos márgenes de reserva de energía eléctrica y en 1998 para hacer frente al déficit que produjo la salida de la Central de Machu Picchu, que suministraba el 25% de la energía a la región sur del país.
El PAE en convenio con otras entidades, desarrolló una intensa campaña de ahorro de energía, para evitar potenciales racionamientos y lograr que el país continuara creciendo sin problemas energéticos, durante esos años, objetivo que se cumplió plenamente. Sin embargo, la Campaña de Ahorro de Energía no sólo ha servido para hacer frente a estas situaciones coyunturales, sino también está ayudando a formar una conciencia sobre el uso racional de la energía en la población, que se vienen consiguiendo gracias a una campaña educativa, informativa y publicitaria, dirigida a modificar los hábitos de consumo de la población. Los resultados de este esfuerzo se vienen midiendo periódicamente a través de encuestas, habiéndose percibido mejoras sustanciales a lo largo de estos años. Así por ejemplo, en 1996, un año después de la campaña, cuando se preguntó a la población sobre que actitud tomaba en las “horas punta”, un 14% respondió que apagaba todos los focos innecesariamente encendidos. Sin embargo, el año 1997, es decir 2 años después, este porcentaje se había incrementado a un 24% y a fines de 1998, 4 años después de la campaña, un 55% de la población respondía que apagaba los focos innecesariamente prendidos. Estos son los frutos de la campaña educativa, que constituye la columna vertebral del programa, ya que consideramos que los más importante, es el proceso de concientización, que es el motor que mueve la voluntad de las personas.
Por otro lado, con la finalidad de ayudar a que nuestro sector productivo y de servicios, sea cada vez más eficiente y considerando que las reducciones de consumo de energía que se consiguen con la implementación de programas de uso racional de energía, tienen la ventaja de pagarse con los propios ahorros que se generan, es que estamos empeñados en formar un mercado de eficiencia energética para que la ejecución de este tipo de proyectos se intensifique en el país. Para ello, estamos sensibilizando a la demanda, constituida por las empresas usuarias de energía, mediante cursos para sus jefes de mantenimiento, revistas especializadas, y en los próximos meses a través de la publicación de índices de eficiencia energética por ramas productivas y de servicios, que les servirá para compararse y decidirse a implementar este tipo de programas. Por otro lado, también estamos empeñados en incrementar la oferta de asesoría especializada, a través de la formación de consultores para satisfacer la demanda de servicios de eficiencia energética que estamos generando.
Desde este punto de vista, el libro de Eficiencia Energética elaborado por el PAE, pretende dinamizar la formación de este mercado de eficiencia energética, ya que no sólo servirá para dotar de más conocimientos al sector demanda y oferta, sino que les proveerá de un lenguaje común que les ayudará a establecer una comunicación precisa entre ambos. Por otro lado, también está destinado a servir como elemento de formación en esta especialidad, en Universidades e Institutos Tecnológicos. Estamos seguros, que con este aporte, el Ministerio de Energía y Minas, está contribuyendo de manera importante a reducir los consumos energéticos de la empresas, que incrementará la competitividad del sector productivo y de servicios y a la vez ayudará a preservar nuestros recursos naturales y nuestro medio ambiente.
4
ING. MIGUEL ANGEL ZEVALLOS SALINAS
Ingeniero Electricista con estudios superiores en “Gestión de Recursos Energéticos y Ahorro de la Energía” en Italia (1998) y ha sido capacitado sobre “Innovaciones tecnológicas de la industria” auspiciado por el Banco Mundial en Londres-Inglaterra, y en la Misión Técnica Hidro Quebec International (Montreal-Canada). En CENERGIA ha sido Jefe de Proyecto de diversos estudios de Eficiencia Energética y de evaluación de pérdidas eléctricas en sistemas de distribución y especialista en el Proyecto “Monitoring and Targeting para la industria del Perú” con la asistencia técnica del Programa ESMAP del Banco Mundial (1995-1996). En el Proyecto para Ahorro de Energía (PAE) del Ministerio de Energía y Minas (MEM) ha sido docente de los cursos de Post Grado de Eficiencia Energética que se realizó con la UNI en 1996, 1997 y en 1998 con la CDG-UNI, y de diversos cursos de Eficiencia Energética para Jefes de Mantenimiento y de Planta, técnicos y estudiantes universitarios.
1. CAPÍTULOS:1.2,1.3,1.6,2.1,2.2,2.3, 2.4,4.1
ING. FREDY SARAVIA POICON
Ingeniero Electricista de la Universidad Politécnica de Kiev en Ucrania (Rusia), Master en Administración (MBA) de la Universidades de California y San Ignacio de Loyola, con una estancia sobre Ingeniería Energética en España. Ha sido docente de los cursos de Post Grado de Eficiencia Energética que realizo el Proyecto para Ahorro de Energía (PAE) del Ministerio de Energía y Minas (MEM) con la UNI en 1996 y 1997 y en 1998 con la CDG-UNI y de diversos cursos de Eficiencia Energética para Jefes de Mantenimiento y de Planta, técnicos y estudiantes universitarios. Actualmente se desempeña como Docente de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional del Ingeniería (UNI) y como Consultor de Proyectos de “Energía y Eficiencia Energética”.
Capítulos: 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 2.2, 2.5, 2.6,
ING. EDWIN QUINTANILLA ACOSTA
Ingeniero Electricista con estudios superiores de Maestría en Administración de Negocios en la Escuela Superior de Administración de Negocios (ESAN) en 1987. Ha seguido cursos de especialización en Regulación y Tarifas. Ha sido Secretario Ejecutivo de la Comisión de Tarifas Eléctricas de 1996 hasta junio de 1999. Desde julio de 1999 se desempeña como Secretario Ejecutivo de la Comisión de Tarifas de Energía.
2. CAPÍTULO:3.1
ING. JULIO CESAR ROMANI AGUIRRE
Ingeniero Químico, egresado de la Universidad San Cristóbal de Huamanga. Realizó estudios de Post Grado en Ingeniería Nuclear en la Universidad de Buenos Aire, así como en Elaboración y Evaluación de Proyectos. Llevó a cabo "stages" de especialización de 2 años en España y Argentina. Ha realizado el Curso de Desarrollo de Directivos en la Universidad de Piura. Es miembro Fundador y ex Vice Presidente de la Sociedad Peruana de Ciencia y Tecnología (SOPECYT). Fue Director General de Instalaciones del Centro Nuclear de Investigaciones del Perú (1991-1994) y ex-Presidente del Grupo de Uso Racional de Energía del Grupo Andino (1995-1996). Es Jefe del Proyecto para Ahorro de Energía (PAE) del Ministerio de Energía y Minas desde octubre de 1994. En la actualidad es miembro del Comité Editorial de la Revista Eficiencia Energética y Energías Renovables y del Boletín Educativo de Ahorro de Energía, que se publica cuatrimestralmente.
CAPÍTULO I.1:
SITUACIÓN ENERGÉTICA Y PROGRAMAS DE
AHORRO DE ENERGÍA EN EL PERÚ
1.
EL CAMINO HACIA LA EFICIENCIA ENERGÉTICA
Durante las últimas 3 décadas, han sucedido diferentes fenómenos económicos, políticos y ambientales, que han dinamizado la implementación de estos programas a nivel mundial.
1.1. DÉCADA DEL 70: CRISIS ENERGÉTICA.
En Octubre de 1973, la Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP), por motivos políticos, más que por razones de estructura de costos, decidió incrementar el precio de este insumo desde 1.6 dólares el barril a casi 10 dólares, lo que originó una gran crisis económica a nivel mundial produciendo inflación y recesión en todos los países, principalmente en los países importadores de petróleo1. Esto obligó, a los países desarrollados a reflexionar sobre la posibilidad de sustituir al petróleo con otras fuentes de energía, ya que no querían depender de este vital insumo debido a que la mayor parte de las reservas mundiales se encontraban en el Golfo Arábigo 2. Ver Fig. I.1.1
1
El libro de la Energía. Forum Atómico Español. 1987 2
6
Fig.I.1.1 Reservas mundiales de petróleo - 1995 (billones de barriles)
Debido a ello, los países desarrollados analizaron diferentes alternativas energéticas con el objetivo de diversificar sus fuentes de suministro energético. Entre las alternativas que se evaluaron estuvieron:
A. La utilización de las energías renovables como la solar y la eólica. Desde luego, ya en ese entonces, ambos tipos de energía eran técnicamente factibles de ser utilizadas, sin embargo no lo eran económicamente sobre todo para la producción de energía a gran escala. No obstante, decidieron intensificar las investigaciones tecnológicas para que en el largo plazo, este tipo de energía fuera económicamente competitiva.
B. La energía nuclear. Este tipo de tecnología era reciente y se venía utilizando desde la década del 60 para producir electricidad, sin embargo tenía la ventaja de producir energía en grandes cantidades y a un costo más bajo que el proveniente de las plantas térmicas que funcionaban con petróleo. Por esta razón, la mayor parte de los países desarrollados, decidieron iniciar programas nucleares intensos con la finalidad de construir centrales nucleares para diversificar y asegurar su abastecimiento de energía. En 1998, en promedio más del 16 % de la energía eléctrica consumida a nivel mundial provino de plantas nucleares. En Europa, el país más representativo es Francia cuya demanda es cubierta en un 75% por sus centrales nucleares, mientras que otros países como Japón cubre el 35% de su demanda con este tipo de plantas 3.
C. Programas de Ahorro de Energía. Paralelamente se llegó a la conclusión que se podía mantener el mismo nivel de calidad de vida y mantener el crecimiento del país
3
consumiendo menos energía. Desde luego, el concepto era que la demanda de energía está inducida por una demanda paralela de servicios energéticos tales como el alumbrado, la refrigeración, el transporte entre otros y sí se podía prestar el mismo servicio empleando menos energía, el ahorro de energía era en realidad un recurso, de igual categoría que cualquier otra fuente de energía. Por lo tanto, lo que se proponía era explotar los “yacimientos del ahorro” a través de la mejora de los hábitos de consumo, la utilización de equipos eficientemente energéticos en todos los sectores de consumo y el mejoramiento de la arquitectura de edificios y viviendas. Un ejemplo concreto de la posibilidad de la aplicación de estas técnicas se dio en el Estado de California de los Estados Unidos; allí se estimaba que la demanda crecería entre 1976 y 1985 en 20 GW, lo que significaba construir en ese período un equivalente a 20 plantas de 1,000 MW de potencia cada uno. Sin embargo, dicho Estado decidió realizar un programa de ahorro de energía muy intenso en ese período, logrando como resultado que sólo fueran necesarios construir 4 plantas de 1 GW. El ahorro tanto en inversión y en energía, se logró evitando que se construyeran las otras 16 plantas, significó un ahorro económico para la propia población, que finalmente es quien paga dichas inversiones a través de las tarifas4 . Programas similares se realizaron en otras regiones del mundo, logrando que su Producto Bruto Interno (PBI) continuará creciendo, mientras que su consumo total de energía prácticamente se estancara y el consumo de petróleo incluso se redujera. Puede verse que antes de 1973, el porcentaje de crecimiento del PBI traía aparejado un crecimiento del consumo de energía de la misma magnitud. Ver Fig. I.1.2 y Fig. I.1.3.
Fig.I.1.2 Evolución del crecimiento del PBI y consumo de energíade la Unión Europea
The source: OECD “Energy balance”
4
8
Fig.I.1.3 Evolución del crecimiento del PBI y consumo de energía de Japón
The source: The Institute of Energy Economics, Japan 89
1.2DÉCADA DEL 80: GLOBALIZACIÓN DE LA ECONOMÍA
Como consecuencia de la intensificación de la internacionalización de la economía (más conocida como globalización de la economía), los países repararon que para ser competitivos en los diferentes mercados, tenían que reducir sus costos de producción, entre ellos sus costos energéticos. Este fue otro de los factores que impulsaron el desarrollo de este tipo de programas en esa década, ya que la competitividad se había convertido en la piedra angular para conquistar otros mercados. Ver Cuadro No. I.1.1
Cuadro Nº I.1.1
RANKING DE COMPETITIVIDAD EMPRESARIAL (MICROECONÓMICA) Y GLOBAL (1999)
PAÍS
COMPETITIVIDAD EMPRESARIAL (MICROECONÓMICA)
COMPETITIVIDAD GLOBAL
Estados Unidos Finlandia
Holanda Suecia
1 2 3 4
2 11
Suiza Alemania Chile México Brasil Costa Rica Argentina Perú El Salvador Venezuela Colombia Ecuador Bolivia 5 6 24 34 35 38 40 46 47 51 52 57 58 6 25 21 31 51 34 42 36 46 50 54 53 55
Fuente: Global Competitiveness Report 1999 – World Economic Forum Revista Semana Económica (4-oct.99)
Elaboración: Apoyo Consultoría S.A.
1.3DÉCADA DEL 90: CRISIS ECOLÓGICA
Los científicos, durante la última década, venían advirtiendo que el contenido de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera se estaba incrementando de manera
importante y pronosticaban que esto produciría el calentamiento de la tierra, que se conoce comúnmente con el nombre de EFECTO INVERNADERO. Ver. Fig.I.1.4 y Fig. I.1.5.
Fig. I.1.4 EVOLUCIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO2 EN LA ATMÓSFERA EN LOS ÚLTIMOS 100 AÑOS
Fuente: World Resources Institute. Climate Protection and the National Interest. 1997
De hecho, se ha demostrado a través de rigurosas mediciones, que durante el presente siglo, la presencia de este gas en la atmósfera ha crecido en un 20%, lo que ha dado origen a que la temperatura de la tierra aumente en aproximadamente 0.5 °C. De seguir esa tendencia y si no hace nada por evitarlo, en los próximos 50 años se pronostica que la temperatura podría incrementarse en 2 grados centígrados más.
Durante los últimos años, se han detectado algunos signos que indican que dicho calentamiento ya estaría produciendo algunos efectos en nuestro planeta. Por ejemplo, los 12 años más calientes durante el presente siglo se han dado entre 1980 y 1995. Se pronostica que un calentamiento prolongado podría producir que reaparezcan enfermedades tropicales que ya habían sido erradicadas como la malaria, el cólera, el dengue, la fiebre amarilla y también producir cambios climáticos muy importantes, que originarían sequías en algunas partes del mundo y abundantes lluvias en otras, pudiendo causar migraciones de cientos de miles de personas en busca de mejores hábitats para tener una supervivencia asegurada. Por otro lado, podría producir el deshielo de los nevados, gracias a los cuales muchos valles en el mundo tienen agua permanente durante todo el año. A ello se suma, el potencial deshielo que podría producirse en los casquetes polares, que incrementaría el nivel del mar produciendo inundaciones de gran magnitud en algunos países asiáticos que prácticamente se encuentra al nivel del mar. Finalmente, calentamientos localizados podrían romper el frágil equilibrio de los ecosistemas de algunas partes del mundo, propagándose en el tiempo este efecto a nivel mundial, amenazando la supervivencia de la vida humana.
Esto viene ocurriendo por el desbalance existente entre las emisiones del dióxido de carbono que en 1995 ascendían a 6,500 millones de TM/año (debido principalmente a las plantas de energía que utilizan combustibles fósiles, el transporte y la industria), mientras que la capacidad de absorción del planeta sólo es de 2,500 millones de TM/año (que es absorbida fundamentalmente por la vegetación y el agua del mar). El 73% de las emisiones de los gases de efecto invernadero eran producidos en 1995 por los países desarrollados, mientras que sólo el 27% eran producidos por los países en vías de desarrollo5. Ver. Fig. I.1.6.
5
Climate change. State of knowledge. Office of Science and Technology. USA. 1997
FIG. I.1.6. Desbalance mundial entre la emisión y absorción del dióxido de carbono está produciendo el efecto invernadero
Desde luego las medidas más efectivas para reducir el efecto invernadero consisten en:
a. Implementar programas de eficiencia energética, con la finalidad de racionalizar el consumo y de esta manera reducir las emisiones ambientales que inevitablemente se producen cuando se genera energía.
b. Utilizar energías alternativas limpias, como las renovables, para ir sustituyendo progresivamente las fuentes de energía que funcionan con combustible fósiles.
c. Fomentar los programas de forestación y reforestación a fin de aumentar la capacidad de absorción de las plantas del planeta.
Con la finalidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y evitar el cambio climático, durante la Cumbre de Río, que se llevó a cabo en 1992 y a la que asistieron 172 países, se acordó suscribir el Convenio Marco de las Naciones Unidas para el Cambio Climático. En diciembre de 1997, las partes firmantes se reunieron en Kyoto (Japón) para aprobar el denominado Protocolo de Kyoto. En el mismo, los países industrializados se comprometieron a reducir en 5% sus emisiones de los años 2008-2012 con respecto a sus emisiones del año 1990. Es decir, si en 1990 uno de ellos hubiera emitido 1 millón de toneladas (TM) de CO2, en el período 2008 al 2012 debe emitir como máximo un
reducciones que se logren, se contabilicen a su favor para cumplir con las metas establecidas en el Protocolo de Kyoto.
2.- ENTORNO ECONÓMICO DEL PERÚ DURANTE LA PRESEN-TE
DÉCADA
Durante las dos décadas previas a 1990, el modelo de desarrollo se basaba en la sustitución de importaciones y una característica fundamental era que se tenía un nivel muy elevado de intervención estatal en la economía del país. La intervención estatal y el proteccionismo originaron distorsiones en el mercado interno, obstaculizando un crecimiento sostenible y sano, lo que sumado al fenómeno terrorista, produjo que el país entrara a una etapa de franco deterioro, que se traducía en una hiperinflación y devaluación continua que iban socabando la economía y la confianza en el país. Los altos niveles de subvención a la energía trajo consigo malos hábitos de consumo de energía, debido a que todos los sectores de consumo más importantes no pagaban el precio real de este importante insumo. “A comienzos de la década del 80, la tarifa promedio de energía eléctrica era de 4.43 centavos de dólar/kWh, y el costo medio era de 4.47; en 1989 la tarifa promedio era de 1.88 frente a un costo medio de 5.10 centavos. Algo similar sucedía con la canasta de combustibles, cuyo precio medio era de 12 centavos y sus costos operativos bordeaban los 38 centavos” 6
.
Fig. I.1.7 Evolución de los precios medios de la energía eléctrica 1975- 1998
Fuente: Plan Referencial de Electricidad 1998
A partir de 1990, el gobierno inicia una política de estabilización económica. Para ello se aplica una serie de reformas estructurales, entre ellas la eliminación de los monopolios estatales y privatización de las empresas públicas y a la vez realiza las acciones necesarias
6
“Política Energética de Inversión Extranjera”. Exposición del Ministro de Energía y Minas, Fernando Sánchez A., CADE 1990.
75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C tv o s . U S $ /k W h
para eliminar la subversión. También se da una reducción gradual de los subsidios a las tarifas de los servicios públicos. La fase de estabilización creó las condiciones favorables para la inversión privada que participaría en todos los sectores y dinamizaría el crecimiento del país. Los resultados del buen manejo de los instrumentos económicos, hizo que la hiperinflación fuera eliminada y el proceso de devaluación permanente se detuviera. La confianza volvió a los agentes económicos. Como resultado de esta política durante la presente década el país creció comparativamente más que el promedio mundial y el de América Latina, a diferencia de lo que había ocurrido en las 2 últimas décadas anteriores. Ver Fig. I.1.8 y Fig. I.1.9
3. SITUACIÓN ENERGÉTICA
El Perú, las reservas probadas de energía comercial ascienden a 467 millones de TEP, de los cuales, el gas y los líquidos del gas natural, ascienden a casi la mitad. La producción de
Fig. I.1.9. PERÚ: Evolución del PBI 1990 - 1999
-5,4 2,8
-1,4 6,4
13,1
7,3
2,5 7,2
0,7 3,1
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 (*)
FUENTE: INEI - 1999
(*) a noviembre Fig. I.1.8. Evolución comparativa del crecimiento económico mundial
de Latinoamérica y el Perú, 1970 - 1998
4,7
4
3,6 6
1,3
3,4 3,8
4,7
-0,8
71-80 81-90 91-98
MUNDO
AMÉRICA LATINA
PERÚ
energía comercial en 1998, se basó predominantemente en el petróleo, representando el 68.2% del total (equivalente a 5.71 millones de TEP/año). De ello se puede deducir que nuestro consumo actual esta basado en una fuente de la que tenemos escasas reservas. Por otro lado, la producción de energía secundaria en ese año fue de 9.94 TEP, siendo los hidrocarburos los más importantes con un 83.2% (gasolina, kerosene, diesel, petróleo residual, GLP entre otros), seguido por la electricidad en un 14.9%.
3.1. SECTOR ELÉCTRICO
A fines de 1992, con la finalidad de mejorar el servicio de electricidad y ganar eficiencia a nivel sistema, se promulgó la Ley de Concesiones Eléctricas el mismo que promueve el desarrollo del sector electricidad en base a la participación del sector privado y la competencia. Con esa finalidad esta Ley establece una reestructuración del sistema eléctrico y separa las actividades de generación, transmisión y distribución como unidades de negocios diferentes. Por otro lado según los principios establecidos por esta Ley, las tarifas deberán tender gradualmente a su valor real, evitándose los subsidios.
Dada las escasas reservas de generación y en especial de capacidad efectiva que poseía el país cuando se inició la privatización, una modalidad importante dentro de dicho proceso fue la de los compromisos de inversión para construir nuevas plantas, lo que dio buenos resultados como se puede apreciar en la figura siguiente.
Fig.I.1.11 Potencia instalada a nivel nacional (MW) FIG. I.1.10 PERÚ: Reservas comerciales y Producción Comercial, 1998
46,9 %
14 % 30,6 %
17,7 % 8,4 %
0,1 % 9,6 %
68.2 % 4,5 %
RESERVAS PRODUCCIÓN
URANIO PETRÓLEO CARBÓN HIDROENERGÍA GAS NATURAL + LÍQUIDOS
La participación del sector privado durante los últimos años, así como el trabajo realizado por la Dirección Ejecutiva de Proyectos (DEP), del Ministerio de Energía y Minas a nivel de electrificación rural, ha permitido que el coeficiente de electrificación del país se eleve hasta el 72% en el año 1999.
Por otro lado, la privatización ha mejorado la eficiencia del sistema y que las pérdidas se reduzcan sustancialmente durante los últimos años. El consumo actual de electricidad en los diferentes sectores de consumo son los siguientes:
Fig. I.1.13 Consumo de energía eléctrica por sectores 1998
FIG. I.1.12 PERÚ: Evolución del coeficiente de electrificación, 1990 - 1998
54,89 59,75 61,27 69,5 52,9 67,6 64,9 66,1 54,55 50 55 60 65 70
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 AÑOS E N P O R C E N T A JE ( % )
FUENTE: DGE - Información Estadística Económica - 1998
2
.4 2.44 2.45 2.5
1 2 .5 1 2 .4 8 2 .4 9 2 .5 1 2 .5 7 1 .7 4 1 .6 7 1
.7 1.7
8 1 .8 7 1 .9
8 2.17
2
.6
8 2.9
4 4 .1 4 4 .1 1 4 .1 5 4 .2 9 4 .3 8 4 .4
6 4.66
5
.1
9 5.5
2
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
0 1 2 3 4 5 6
HIDRAÚLICA TÉRMICA TOTAL
Durante los últimos años, la intensidad energética eléctrica como consecuencia del programa económico y de la campaña de ahorro de energía no ha seguido creciendo y se ha detenido.
Fig. I.14 Evolución de la intensidad eléctrica en el Perú (Consumo de energía/PBI en soles reales de 1979)
3.2. SECTOR HIDROCARBUROS
Durante la presente década, como consecuencia de la reestructuración del mercado energético, al igual que en el sector eléctrico, también se promovió el desarrollo de las actividades en este
ALUMBRADO PÚBLICO
3.82%
COMERCIAL 15.31%
INDUSTRIAL 54.87% RESIDENCIAL
26.00%
Fuente: Anuario CTE 1998
Proyecto para Ahorro de Energía - Ministerio de Energía y Minas
151
sector sobre la base de la libre competencia con la finalidad de promover la inversión y modernización del sector. En virtud a ello, el monopolio que estaba anteriormente en manos de la empresa PetroPerú y que cubría las actividades de exploración, producción, refinación, transporte y distribución, así como la comercialización, viene siendo transferido paulatinamente al sector privado. Este proceso se inició con la privatización de las estaciones de servicio desde junio a diciembre de 1992, y posteriormente se siguió vendiendo de manera fragmentada el resto del negocio (refinería La Pampilla, Planta de Lubricantes, terminales de distribución entre otros) así como lotes de exploración que tenía a su cargo la empresa estatal antes mencionada.
4. PROGRAMAS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EL PERÚ
El Perú desarrolló acciones de ahorro de energía desde 1973, año en que se produjo la gran crisis energética a nivel mundial debido al incremento del precio del petróleo, insumo que en ese entonces importábamos en cantidades considerables ya que nuestra producción era muy limitada. Sin embargo, estas fueron acciones periódicas y no sostenibles en el tiempo, debido a que la fuerte subvención, que tuvieron durante las décadas del 70 y el 80, tanto las tarifas eléctricas como los combustibles, desalentaban la realización de estos programas. En 1985 fue creado el Centro de Conservación de Energía y del Ambiente (CENERGIA), entidad que desde esa fecha ha realizado una tarea pionera, principalmente, en la promoción de la eficiencia energética en el sector industrial.
El Proyecto para Ahorro de Energía (PAE) fue creado a fines de 1994 por el Ministerio de Energía y Minas, para desarrollar acciones bajo el concepto del AHORRO DE ENERGÍA en vista que no se tenían los márgenes de reserva suficientes como para soportar la reactivación económica y el crecimiento del índice de electrificación que se venía produciendo desde 1993. A ello se sumaban los pronósticos que los años 95 y 96 serían secos, lo que sin duda afectaría a nuestro sistema hidroeléctrico reduciendo más la oferta, el margen de reserva y poniendo en riesgo el normal desarrollo del país. Debido a esta situación, el objetivo principal de la campaña durante 1995 y 1996 fue evitar que se produjeran racionamientos en el Sistema Interconectado Centro Norte (SICN) a través de la reducción de la demanda en 100 MW, lo que se cumplió, ya que durante esos 2 años no se registraron restricciones de fluido eléctrico en ningún momento.
La campaña de ahorro de energía, durante estos últimos años se realizó principalmente en el sector residencial y comercial; realizándose para ello 3 actividades paralelas y complementarias entre si: una campaña educativa, una campaña publicitaria y una campaña demostrativa informativa. El resultado fue que desde 1994 (antes de la campaña) hasta 1999 la evolución de la máxima demanda del SICN sólo ha crecido en un 10%, mientras que el PBI en ese período lo hizo en 23%.
Fig. I.1.15 Evolución de la Máxima Demanda en el Sistema Interconectado Centro - Norte (SICN) desde 1993 hasta Diciembre de 1999
Proyecto para Ahorro de Energía - Ministerio de Energía y Minas 152
Probablemente uno de los factores que influyó en este menor crecimiento fue la modificación de hábitos de consumo, en especial la actitud que ahora toma la población en las “horas punta” (concepto que se introdujo en la campaña) con relación a la utilización de la iluminación, que constituye el consumo principal en esas horas y a otros artefactos electrodomésticos. En la actualidad más del 60% de la población conoce lo que son las “horas punta” y la actitud de “apagar todos los focos innecesariamente encendidos en la casa” se ha incrementado de 14% en Enero de 1996, a 24 % en Enero de 1997 y a 55% en Diciembre de 1998, según las encuestas que se encargaron a la empresa APOYO. Por otro lado, una reducción muy importante de la demanda se debió al éxito que se tuvo en la introducción de más de 1'500,000 Focos Ahorradores en el sector residencial y comercial entre los años 1995 y 1999. Se ha estimado que esta sustitución de focos incandescentes por Focos Ahorradores, había reducido en más de 80 MW la demanda en 1998. Esta sustitución se realizó sin ningún tipo de subvención del Estado, y para su desarrollo se aprovechó las propias fuerzas del mercado.
Por otro lado, el consumo promedio de energía en el sector residencial a nivel nacional se ha ido reduciendo gradualmente desde 1994, siendo la campaña de ahorro de energía uno de los factores que influyó en dicha reducción durante los primeros años.
Fig. I.1.16 Evolución del consumo promedio en el Sector Residencial a nivel nacional (kWh/mes)
En 1998 se presentó una situación similar a la del SICN en el sistema sur(SIS); la Central de Machu Picchu sufrió una inundación y salió fuera de servicio el 25% de la oferta de energía del sur, encargándose al PAE el desarrollo de una campaña intensa en esa región para evitar racionamientos, objetivo que también se logró, ya que tampoco hubieron, durante 1998, restricciones de energía en esa zona del país.
5. PROYECCIONES DE ABATIMIENTO DE LA DEMANDA Y
AHORRO DE ENERGÍA PARA EL PERÍODO 2000-2005
El objetivo principal para los próximos años es la continuación del programa para consolidar y ampliar los ahorros logrados en estos períodos de emergencia, para:
a) Hacer del Perú un país competitivo en una economía cada vez más globalizada. b) Para conservar nuestros recursos energéticos.
c) Reducir emisiones contaminantes que se genera inevitablemente al producir la energía y de esta manera proteger el medio ambiente local y global.
El concepto que se utilizará para desarrollar las acciones que correspondan a esta nueva etapa será el Uso Racional de la Energía. Para lograr ello, la estrategia se seguirá basando en la formación de una nueva conciencia y cultura de uso racional de todas las formas de energía a nivel de todos los sectores que conforman la sociedad peruana. Se apuntará a:
Mejorar sus hábitos de consumo de energía,
Inducir a que todos los sectores de consumo sustituyan sus equipos ineficientes por equipos eficientemente energéticos.
informativa-demostrativa permanente en el tiempo, así como el desarrollo de herramientas normativas que coadyuven a este propósito.
Las proyecciones de abatimiento de demanda y ahorro de energía que se espera conseguir en el período 2000 -2005 son:
5.1. EN EL SECTOR RESIDENCIAL Y COMERCIAL
a. Mejora de hábitos de consumo.
La meta será mantener las reducciones del consumo promedio residencial nacional obtenidos durante estos últimos 4 años y que ésta no sobrepase los 120 kWh/mes por usuario residencial como promedio nacional hasta el año 2005. Antes de la campaña, el consumo promedio de los usuarios del sector residencial a nivel nacional era de 136 kWh/mes y a noviembre del año 1999 fue de 110 kWh/mes. Para consolidar los ahorros logrados en el sector residencial en los años anteriores, se continuará desarrollando la campaña publicitaria, informativa y principalmente la EDUCATIVA, para lo cual estamos capacitando de manera intensa a docentes del sector educativo y a través de ellos a los alumnos. La campaña educativa por cierto, tiene el objetivo de formar una nueva generación de peruanos con buenos hábitos de consumo de energía.
b. Sustitución de equipos eficientemente energéticos en el sector residencial y comercial
Desde 1995 hasta el año 1999 se han instalado en ambos sectores más de 1’500,000 de Focos Ahorradores (FA). Estos tienen una vida de 5 años si se les usa 4 horas diarias. Evidentemente, el resultado principal de la campaña de promoción del uso de focos ahorradores realizado durante esos años es que ha servido para establecer un mercado de ventas anuales de 300,000 Focos Ahorradores, con el consiguiente impacto en demanda y energía. Antes de 1995 en el país sólo se vendian 25, 000 focos ahorradores por año.
En el país se seguirán desarrollando actividades de promoción en los siguientes años para acelerar la sustitución de más focos incandescentes por ahorradores. La meta es que como mínimo en el año 2005 en el país hayan instalados el equivalente a 2 Focos Ahorradores por usuario residencial de Lima y un Foco Ahorrador en el 50% de los usuarios residenciales de provincias, lo que equivaldría a tener instalados 3’250,000 FA para ese año, para lo cual deberá dinamizarse durante los próximos años esta sustitución de tal manera que se incremente de 1’500,000 de FA existentes actualmente a 3’250,000 de FA, que reducirá la demanda en 115 MW y producirá un ahorro de energía de 126 GWh/año.
a. La norma técnica de eficiencia energética de Focos Ahorradores que se viene elaborando actualmente en el INDECOPI a través del Comité de Normalización de Eficiencia Energética y Uso Racional de Energía. Esta norma estará lista a fines de diciembre de 1999, lo cual generará una mayor confianza en la población para su adquisición.
b. El inicio del programa de Iluminación Eficiente, gerenciado por ENDESA de España, por encargo del Banco Mundial, y que durante los próximos 3 años invertirá 2 millones de dólares en Perú para promover la tecnología de iluminación eficiente, entre las que se encuentran los Focos Ahorradores.
c. La demanda de este producto en el mercado mundial, está haciendo que se fabriquen en escalas cada vez mayores y el precio se está reduciendo.
C.Reducción del consumo en stand by de los artefactos electrodomésticos
Una medida de ahorro de energía que se está iniciando en el sector residencial el presente año está dirigido a evitar el consumo de energía en STAND BY. En las mediciones que se han efectuado se ha podido determinar que el TV+ VHS + equipo de sonido pueden estar demandando como mínimo 10 W cuando están apagados pero enchufados. Esto por un promedio de 20 horas diarias en que se encuentran en esta situación, está ocasionando que se consuma 6 kWh/mes que con la tarifa actual de Lima tendría un impacto en la facturación mensual de 2 nuevos soles y una cantidad mayor con la tarifa de provincias, lo que ya de por si podría ser una cifra importante para las familias de los segmentos C y D. El objetivo es que por lo menos un 20% de los usuarios de Lima desenchufen los artefactos que poseen mientras no los están utilizando o en su defecto instalen un interruptor. Esto podría generar un ahorro de 9 GWh al primer año y de 18 GWh en los siguientes años. El PAE en los próximos años promoverá fuertemente esta medida a nivel de toda la población.
d. Otras medidas
En los años 2000 y 2001 el Comité de Normalización de Eficiencia Energética y Uso Racional de Energía del INDECOPI, también normalizará el consumo de las refrigeradoras, termas, duchas eléctricas. Por otro lado se continuará con la promoción de uso de termas a gas y termas solares (incluso para Lima, por tener 6 meses de sol al año). Su impacto tanto en demanda como en consumo aún no se han determinado.
5.2. EN EL SECTOR EDIFICIOS
En el país se venden 3 millones de fluorescentes rectos anualmente. Los fluorescentes duran 8,000 horas (3.2 años si se utilizaran 10 horas diarias durante 250 días al año). Si conservadoramente estimáramos que los fluorescentes sólo durarán 2 años, se deduce que en el país habrían 6 millones de fluorescentes instalados, y que estos 3 millones sirven en su gran mayoría para reemplazar los que se queman anualmente. Se estima que en el sector estatal habrían 1 millón de fluorescentes instalados y en el sector privado 5 millones adicionales.
La meta es sustituir todos los fluorescentes T12 de 40 W por fluorescentes T8 de 36 W hasta el año 2005. La estrategia será que el Ministerio de Economía y Finanzas emita una directiva para que las entidades del Estado sólo adquieran fluorescentes estándar T8 de 36 W a partir del año 2000. Esto tendrá un efecto demostrativo para los propietarios de los edificios privados, ya que al ver que el Estado compra este tipo de fluorescentes por ser más económicos también harán lo mismo produciéndose un efecto multiplicador.
El total de fluorescentes rectos a sustituir en los próximos años es de aproximadamente 6 millones. Si esto se sustituyera en un período de 3 años, se conseguirá al término de los 3 años un ahorro en potencia de 26.4 MW y un ahorro en energía de 66 GWh/año.
Un aspecto importante a considerar, es que con fecha 28 de setiembre de 1999 el gobierno ha emitido un dispositivo de austeridad (D.S. 034-99-PCM) a nivel de entidades públicas ordenándoles que reduzcan su consumo en un 15%. Es probable que esta medida se mantenga el próximo año y en los subsiguientes. El PAE está preparando un Plan de Modernización Energética del Estado a fin de recomendar acciones a las entidades públicas para que los ahorros que consigan en esta primera etapa de austeridad, no se pierdan en los próximos años. Se están realizando las primeras estimaciones de ahorros que se obtendrán, tanto en demanda como en energía debido a esta medida.
5.3. EN EL SECTOR PRODUCTIVO Y DE SERVICIOS
En este sector el objetivo es formar un mercado de eficiencia energética, ya que el concepto es que toda mejora en eficiencia se paga con los propios ahorros que se generan, por lo que no le cuesta a la empresa y tiene la ventaja de reducir sus costos de producción. Para esto es importante promover y consolidar la formación de empresas (Empresas de Servicios de Eficiencia Energética-EMSEEs) que trabajen bajo la modalidad de ahorros garantizados y paralelamente sensibilizar al empresario sobre las ventajas de desarrollar estos programas ya que no les cuesta nada y al contrario ganan competitividad.
Según los resultados del documento “Servicios Energéticos basados en el Mercado” elaborado por expertos del Banco Interamericano de Desarrollo (BID) para el gobierno del Perú en julio de 1998, en el cual se realiza un análisis y evaluación del mercado potencial de eficiencia energética que existiría en el sector industrial, se estima que podrían reducirse el consumo de energía eléctrica del 5 al 15% (cifras tomadas de las auditorias que hizo CENERGIA desde 1990 hasta 1994 en los sectores productivo y de servicios). Sobre la base de este rango de ahorro es posible considerar de manera conservadora que se puede alcanzar de manera gradual un 5% de ahorro como mínimo, lo que equivaldría a 450 GWh/año en el año 2005 (teniendo en cuenta que el sector industrial y de servicios han consumido 9,000 GWh en 1998 y considerando pesimistamente que esta cantidad se mantendrá en el tiempo).
Esta meta se considera alcanzable por que existen factores que favorecerán su logro:
a) El marco de la globalización de la economía que obligará a las empresas a seguir reduciendo costos si quieren continuar en el mercado.
b) Los estudios de los índices de eficiencia energética por sectores, que se han comenzado a realizar y que les permitirá conocer cuan ineficientes son con respecto a industrias similares.
c) En la actualidad las empresas por razones de competitividad, en especial las exportadoras requieren acceder a las certificaciones de calidad ISO, para poder acceder a los mercados internacionales. La última versión ISO 14000, plantea como requisito para el otorgamiento de dicha certificación, la demostración de que la planta utilice racionalmente los recursos entre ellos los energéticos, lo que sin duda impulsará a las empresas exportadoras a iniciar programas de eficiencia energética.
d) Los programas de uso racional de la energía se vienen intensificando a nivel mundial y el hecho de que cada vez haya más asistencia técnica internacional y financiamiento disponible se debe a que la eficiencia energética es una de las herramientas más efectivas para hacer frente al efecto invernadero que se estaría agudizando en los últimos años, por lo que está recibiendo más apoyo de la cooperación técnica internacional.
En resumen las proyecciones de abatimiento de la demanda y ahorro de energía en el sector eléctrico para los próximos años se presentan de manera resumida en los siguientes cuadros:
AÑO 2000 2001 2002 2003 2004 2005 RESIDENCIALY
COMERCIAL
Uso de Focos Ahorradores
13.2 36.3 59.4 82.5 105.6 115.5
EDIFICIOS
Sustitución de Fluorescentes T-12 por T-8
2.2 13.2 26.4 26.4 26.4 26.4
PRODUCTIVO Y DE
SERVICIOS 3,47 6,94 13,8 27,7 41,6 62,5
CUADRO I.1.3: ESTIMACIÓN DEL AHORRO DE ENERGÍA (GWh)
Y DE MITIGACIÓN DE CO2 DEL 2000 AL 2005
AÑO 2000 2001 2002 2003 2004 2005
SECTOR GWh Ggr GWh Ggr GWh Ggr GWh Ggr GWh Ggr GWh Ggr
RESIDENCIAL
Uso de Focos
Ahorradores 14.45 9.19 39.75 25.28 65.04 41.36 90.34 57.45 115.63 73.54 126.47 80.43 Stand by 9 0.72 18 1.43 18 1.43 18 1.43 18 1.43 18 1.43
EDIFICIOS
Sustitución de fluorescentes T-12 por T-8
5.5 0.44 33 2.62 66 5.25 66 5.25 66 5.25 66 5.25
PRODUCTIVO Y DE SERVICIOS
25 3.97 50 7.95 100 15.9 200 31.80 300 47.7 450 71.55
TOTAL 53.95 14.32 140.75 37.28 249.04 63.94 374.34 95.93 499.63 127.92 660.47 158.66
1 Ggr = 1 Gigagramo = 1,000 toneladas 1 kWh produce 0.795 Kg de CO2
Nota: Para el caso de Focos Ahorradores se considera que las emisiones de CO2 es equivalente al 80% del total del ahorro de energía, ya que
el 20% restante son ahorros conseguidos durante el día, periodo en que nomalmente en el Perú no operan las centrales termoeléctricas. Bajo este mismo criterio se considera solamente: 10% de ahorro en emisiones de CO2 con las medidas “Stand By”, 10% por sustitución de
CAPÍTULO I.2:
FUNDAMENTOS BÁSICOS DE
ELECTRICIDAD
1. GENERALIDADES DE LA ENERGÍA
1.1 LA ENERGÍA
¿Qué es la energía?
Se puede concebir como el nivel de capacidad que tiene un cuerpo en un determinado instante para realizar un trabajo.
Una ley fundamental enuncia que “la energía no se crea ni se destruye, únicamente se transforma”. Esto significa que, la suma de todas las energías sobre una determinada frontera siempre permanece constante.
La energía es el alimento de toda actividad humana: mueve nuestros cuerpos e ilumina nuestras casas, desplaza nuestros vehículos, nos proporciona fuerza motriz y calor, etc.
1.2 ENERGÍA PRIMARIA
Son las que proceden de fuentes naturales que pueden ser utilizadas directamente, como es el caso del carbón, petróleo bruto, gas natural, energía hidráulica, solar, nuclear, etc.
1.3 ENERGÍA SECUNDARIA
Son las obtenidas a partir de la transformación de fuentes naturales: gasolina, electricidad, briquetas de carbón, etc.
1.4 ENERGÍA UTIL
Es la energía de uso final es decir, la que se utiliza como la luz, el calor, la energía química en una batería, etc.
2.1. LA ENERGÍA ELÉCTRICA
¿Qué es la corriente eléctrica?
Es el fenómeno por el cual se produce el movimiento de cargas eléctricas en un conductor.
Intensidad de corriente (I), es el valor de la cantidad de electricidad (número de electrones) que pasa por el conductor. La unidad de Intensidad de Corriente es el Amperio que se define como el paso a través de la sección transversal de un conductor de 6.2 x 1018 electrones en un segundo.
4. 2.2.TIPOSDECORRIENTE
- Corriente continua (DC): Fluye siempre en la misma dirección y con la misma intensidad.
- Corriente alterna (AC): Fluye primero en una dirección y luego en sentido inverso haciendo lo que se conoce como un ciclo de corriente alterna. La velocidad con que se repite en ciclo se denomina frecuencia.
¿Cómo se puede valorar la corriente alterna si su sentido y magnitud cambian constantemente?
Se mide por su valor eficaz, es decir por el valor que corresponde al de la corriente continua que realiza el mismo trabajo, y es aproximadamente igual a 0.7 de la amplitud, es decir del valor máximo.
max max/ 2 0.707I
I I
Ieficaz rms
Los valores eficaces son los que se emplean en la práctica y los que indican generalmente los instrumentos de medición.
5.
6. 2.3TENSIONELÉCTRICA
7. 2.4RESISTENCIAELÉCTRICA
La resistencia ( R ) de un conductor depende no sólo de las propiedades del material () sino también de otros parámetros:
- Las dimensiones del conductor, es decir de la sección ( S ) y la longitud ( l ).
- La temperatura ( T ), a mayor T, mayor R.
R = l / S
La unidad de la Resistencia Eléctrica es el Ohmio.
8.
9. 2.5LEYDEOHM
La corriente en una parte del circuito es directamente proporcional a la tensión en ella e inversamente proporcional a su resistencia.
I = V / R 10.
Donde: I : Intensidad eléctrica
V: Tensión eléctrica
R: Resistencia eléctrica
11. 2.6INDUCTANCIAELÉCTRICA
Un conductor recto tiene una inductancia relativamente pequeña, pero si el mismo se enrolla en forma de bobina su inductancia aumenta y al mismo tiempo aumenta la resistencia.
Por otra parte, si aumenta la frecuencia (f) de la corriente, la resistencia inductiva también aumenta.
La unidad de la Inductancia Eléctrica (L) es el Henrio (H).
Resistencia inductiva (en Ohmios):
12. 2.7CAPACITANCIAELÉCTRICA
Un condensador o capacitancia consta de dos láminas conductoras separadas por un material dieléctrico.
El condensador de modo semejante a la resistencia y a la bobina, ofrece resistencia a la corriente alterna, pero diferente a las corrientes de distintas frecuencias (f).
La unidad de la capacitancia eléctrica (C) es el Faradio (F).
Resistencia capacitiva (en Ohmios):
XC = 1 / 2 f C
13. 2.8IMPEDANCIAELECTRICA
Z = ( R2 + X2 ) 1/2
14.
15. 2.9POTENCIAACTIVA(P)
Es la potencia útil, capaz de producir calor o trabajo, la que se aprovecha en forma efectiva en un aparato calefactor, en un motor, etc.
De manera general: P = V . I
En corriente alternalas ecuaciones que se aplican son:
Sistema monofásico: P = V.I. cos
Sistema trifásico: P 3 VI cos
Donde es el ángulo de desfasaje entre la tensión y la corriente.
16.
17. 2.10POTENCIAREACTIVA(Q)
Las ecuaciones que se aplican son:
Sistema monofásico: Q = V.I. sen
Sistema trifásico: Q 3 VIsen
18.
19. 2.11POTENCIAAPARENTE(S)
Es la suma fasorial de las potencias activa y reactiva.
S = ( P2 + Q2 ) 1/2
Sistema monofásico: S = V.I
Sistema trifásico: S 3 VI
2.12. ELEMENTOS LINEALES
En los circuitos eléctricos se tienen los siguientes elementos:
Elementos resistivos
Resistivo : R en Ohmios
Elementos reactivos
Capacitivo : XC = 1 / 2 f C en Ohmios
Inductivo : XL = 2 f L en Ohmios
f - frecuencia C - capacitancia L - inductancia
Tipos y Fuentes de Corriente
Alterna.- Generadores síncronos de las centrales eléctricas, las mismas que pueden ser hidráulicas, térmicas, eólicas,
2.13 PRINCIPALES RELACIONES :
Potencia en C.C.: P = I.V
Potencia en C.A.:
- Monofásico: P = I.V. cos
- Trifásico:
Pot. Activa P = 1.73 I.V. cos
Pot. Reactiva Q = 1.73 I.V. sen
Pot. Aparente: S (P2 Q2)
S
Q
S (VA)
P (WATT)
Q (VAr)
P
Fig. I.2.12.14 CONSUMOS LINEALES
Resistivos : planchas, termas, lámparas incandescentes
Fig. I.2.2
Inductivos : motores, lámparas fluorescentes,
Fig. I.2.3 +
-I
R
V,I
V
t
I
x
V,I
V
t
Período
Capacitivos : condensadores.
Fig. I.2.4
2.15 CONSUMOS NO LINEALES
- Equipos basados en dispositivos de la electrónica de potencia, como diodos, transistores, tiristores.
- Computadoras
- Sistemas de control
- Artefactos electrodomésticos
- Sistemas de regulación
- Generan armónicos en la red eléctrica.
2.16 EFECTOS DE LA DISTORSIÓN ARMÓNICA
- En transformadores: sobre calentamiento si el factor K es elevado (superior a 2.7) y la carga es superior a 90% de la nominal.
- En condensadores: se queman si la corriente que circula por el banco es superior a 1.3 veces su corriente nominal.
R V
C I
V V
t
- En motores: sobre calentamiento y vibraciones excesivas si la distorsión de tensión es superior al 5%.
- En cables: sobre calentamiento si el valor eficaz de la corriente es superior al que soporta el cable.
- En equipos de cómputo: pérdida de datos y daños en componentes electrónicos debido a que la tensión máxima es superior al nominal.
Fig. I.2.5
2.17 DESCOMPOSICIÓN DE ONDAS
Ondas reales originales
Corriente en la Carga I
Tensión en la Carga Vcarga
R V
X
I Vred
Onda fundamental
Armónicos 3 y 5
Fundamental + armónicos
Fig. I.2.6 2.18 FLICKER
El Flicker es una sensación fisiológica producidas por perturbaciones eléctricas. Las variaciones de la intensidad en la iluminación producen una sensación molesta a la vista (excepto cuando se busca ese efecto, por ejemplo en las discotecas).
El Flicker es producido por las fluctuaciones de voltaje: las variaciones cíclicas del valor eficaz, los cambios aleatorios, y los cambios de voltaje momentáneos.
Los cambios bruscos de carga (Flicker) ocasionado por algunos aparatos con perfil de carga interrumpido pueden ser en forma más o menos regular y van a variar la tensión de la red de un nivel a otro. Estas variaciones pueden ser también aleatorias y muy rápidas
I 3 m I 5 m
(por ejemplo, equipos que usan el efecto de arco - máquinas de soldar, hornos de arco). La regulación de tensión que repone el nivel de tensión, luego de un intervalo de tiempo no elimina el Flicker.
El daño causado por el efecto Flicker (oscilaciones) es deteriorar la calidad de la tensión, sin embargo la mayoría de equipos que tienen una constante de tiempo propia considerable no perciben este cambio. El efecto Flicker tiene una mayor influencia en la iluminación, cuando la variación del flujo luminoso de las lámparas causa cansancio en la visión.
Las continuas variaciones del flujo luminoso, que crean una considerable molestia, no dependen de la forma de la variación (senoidal, rectangular, etc.) sino de la frecuencia de repetición de las variaciones; por lo tanto se pueden sacar conclusiones de un análisis a las variaciones senoidales.
Las variaciones en la iluminación con frecuencias de 100 Hz en lámparas alimentadas con corrientes de frecuencia 50 Hz no son notados por el ojo. Si la frecuencia de los cambios de luminancia disminuyen, entonces los ojos se hacen más sensibles, tan pronto su amplitud supere un determinado pico, este pico disminuye y pasa por un mínimo a una frecuencia cercana a los 20 Hz y luego nuevamente aumenta.
El mínimo corresponde a una tensión senoidal con frecuencia 10 Hz y una amplitud relativa igual a 0.3 %. De esta forma se pueden construir curvas de datos iguales, similares a una curva punta.
El daño ocasionado por el Flicker se mide con ayuda de un instrumento llamado Flicker meter, que es un filtro lineal cuya curva de daño es una curva del conjunto lámpara - ojo. A la salida de este filtro la tensión se mide con un voltímetro que consta de un contador que envía impulsos cuya cantidad en un minuto se imprime en una cinta de papel; de tal manera que la magnitud A se mide en porcentaje al cuadrado por minuto.
Nota: Aunque se logra, como se menciona, detectar Flicker de tensión de magnitud 0.3%, el daño se detecta sólo cuando el Flicker alcanza magnitudes considerablemente mayores. En caso general se asume que la punta del daño alcanza 1-1.5 % para fenómenos lentos y prolongados y magnitudes mayores para fenómenos rápidos.
Para la medición de Flickers y su predicción se requiere de indicadores estadísticos de Flicker, como el índice Pst que es la probabilidad a corto plazo (Probability Short Term)
calculada sobre un intervalo de 10 minutos y el Plt que es la probabilidad a largo plazo
calculado cada 2 horas , y deducidas de 12 valores sucesivos de Pst., ya que las fuentes de
Flicker pueden presentar ciclos de operación cortos o largos.
El índice Pst es obtenido a partir de la densidad de probabilidad de los valores de
El Pst se trata de una cifra sin dimensión. El valor de referencia Pst = 1 corresponde al
umbral de irritabilidad (límite de Flicker a no sobrepasar a fin de no molestar a la persona). La curva Pst = 1 ha sido establecido para las variaciones rectangulares de la
tensión, normalmente el caso más severo.
Existen gráficas de corrección para formas de onda no rectangulares. Cuando las variaciones de voltaje no tienen una forma de onda característica (como por ejemplo los hornos de arco), no es posible utilizar métodos simples, para ello es necesario efectuar una evaluación estadística, para lo cual se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones generales:
- La duración de la campaña de mediciones en sitios industriales debe durar como mínimo una semana.
- El lugar de la medición debe realizarse en el punto de acoplamiento.
- Se debe calcular el Coeficiente de Propagación de Flicker hacia las redes adyacentes, especialmente de Baja Tensión (más de un medidor de Flicker).
- Si la fuente de perturbación es trifásica se necesitan mediciones trifásicas.
Para determinar una fuente de Flicker se debe seguir el siguiente procedimiento:
- Medición comparativa con perturbador activo e inactivo
Psti = (Pst activo)3 – (Pst inactivo)31/3
Nota: Cuando las características de la red cambian con el tiempo esta medición puede tomar bastante tiempo.
- Correlación entre las diferentes variables eléctricas
- Medición directa con el método diferencial
3.
UNIDADES DE MEDIDA DE ILUMINACIÓN
3.1. FLUJO LUMINOSO
Por consiguiente, el flujo luminoso (F) de una fuente que radia una cantidad de energía de una longitud de onda por unidad de tiempo, es dicha cantidad (Fel), afectada por el valor de
eficacia Vl, correspondiente a esa longitud de onda, es decir:
F = Fel.Vl
La unidad del flujo luminoso es el lumen (lm).
3.2. RENDIMIENTO LUMINOSO
Para una fuente luminosa destinada a la iluminación, es decir a la percepción visual, su rendimiento luminoso K, será la relación entre el flujo luminoso y la potencia consumida para producir ese flujo, y se expresara en lúmenes/watt (lm/W).
Así por ejemplo, una lámpara estándar de incandescencia de 100 W a 220 V, con flujo luminoso de 1,400 lm posee un rendimiento luminoso de 14 lm/W, es decir:
K = F/P
F= Flujo luminoso (lm)
P= Potencia de la fuente de luz (W)
Comprobamos así que el rendimiento luminoso de las lámparas incandescentes es muy pequeño. Cuando la tensión de red es más baja que la nominal, la emisión se desplaza hacia las ondas largas del espectro (rojo) y el rendimiento todavía es menor.
El rendimiento de los tubos fluorescentes es muy superior y mucho mas aún el de las lámparas de descarga en vapor de sodio de baja presión, debido a que su emisión se realiza en la zona central del espectro visible.
3.3 ILUMINANCIA
Es muy importante conocer el flujo luminoso que recibe la superficie a iluminar. Se conoce como iluminancia E en un punto de una superficie, a la cantidad de flujo luminoso F que incide sobre una superficie S infinitamente pequeña que contiene a dicho punto, es decir:
E = F/S
1 lx = 1 lm / 1 m2
3.4 INTENSIDAD LUMINOSA
Se conoce como intensidad luminosa (l), a la cantidad de flujo luminoso F emitido por una fuente puntual o, por unidad de ángulo sólido , es decir:
1 cd = 1 lm
1 sr
La unidad de intensidad luminosa es la candela (cd).
3.5 COLOR
El termino "color" describe un desequilibrio de la energía radiante visible que llega al ojo, de las fuentes de luz o de los objetos, es decir con desviaciones respecto a un valor medio en cada una de las longitudes de onda, lo que da lugar a innumerables combinaciones.
3.6 TEMPERATURA DE COLOR
Todos los objetos emiten luz si se calientan a una temperatura suficientemente elevada cambiando su color con el valor de esta. Según la ley del cuerpo negro, la distribución de la radiación térmica es función para definir la temperatura y del valor límite de aquella.
Esta ley puede emplearse para la temperatura de color relativa de cualquier objeto calentado. La temperatura de color, aplicada a las fuentes de luz, se refiere a la temperatura absoluta en grados kelvin, de un cuerpo negro o radiador completo, que iguale a la de la fuente en cuestión. Un cuerpo es negro a la temperatura normal, rojo a 800º K, amarillo a 3,000º K, blanco a 5,000º K, azul claro a 8,000 ºK y azul brillante a 60,000ºK. Las lámparas de alumbrado de tungsteno de alumbrado general tienen, por ejemplo, una temperatura de color de 2,600 a 3,000º K.
3.7 ÍNDICE DE RENDIMIENTO EN COLOR.
La interpretación de la capacidad del rendimiento en color de las fuentes luminosas no ha sido suficientemente establecida y aceptada. Sin embargo existe desde 1,965 un standard, el índice de rendimiento en color, adoptado como partida para el establecimiento de unas bases uniformes para determinar la capacidad de rendimiento en color de las fuentes luminosas.
El índice de rendimiento en color es un concepto que contiene dos dimensiones. En la primera se establece la temperatura de color aparente o real de la fuente, (gráfico de cromaticidad CIE). Si su temperatura de color es como máximo 5,000ºK, se toma como fuente de referencia el radiador de Planck de temperatura de color más próxima; si es superior a 5,000º K, se toma la fuente de luz de día reconstituida más próxima.
Por otra parte, es necesario comparar la fuente luminosa con la fuente de referencia, traduciéndola en un factor que representa en porcentaje, cuan estrechamente iguala, en capacidad de rendimiento, la primera a la segunda. Para ello se emplea una escala arbitraria, en que la fuente de referencia vale 100 y la lámpara fluorescente blanca cálida, 50.
CAPÍTULO I.3:
MEDICIÓN E INSTRUMENTACIÓN
1. MEDICIONES ELÉCTRICAS
1.1. OBJETIVOS
- Decidir el nivel de instrumentación requerido para efectuar diagnósticos energéticos.
- Identificar algunos de los instrumentos más conocidos y empleados en diagnósticos energéticos.
- Determinar la función, ubicación y mantenimiento de instrumentos.
- Valorar la importancia de la verificación y calibración de los instrumentos de medición, así como las consecuencias de descuidar estos aspectos.
- Determinar el mejor orden de las mediciones y seleccionar la información que es útil y válida.
- Seleccionar la instrumentación para cada aplicación.
1.2. CONCEPTOS GENERALES
A. Medición
Proceso de reconocimiento que se reduce a la comparación, mediante un experimento físico, de una magnitud dada con un valor de esta magnitud elegida como unidad.
B. Teoría de errores
a. Error
a) La diferencia entre un valor que se obtiene de una medición y el "valor verdadero". En la mayoría de los casos dicho valor verdadero es desconocido.
b) La incertidumbre estimada de un valor medido o calculado (desviación tipo standard, desviación promedio, etc.).
La especificación completa del fabricante permite evaluar la incertidumbre total de una medición o de la calibración de un instrumento.
b. Discrepancia
Diferencia que existe entre 2 valores correspondientes a 2 mediciones distintas, a dos resultados diferentes, de un mismo valor medido. La "respetabilidad" es la diferencia de una medición a otra, o al promedio de una serie de valores cuando la medición es reproducida.
c. Exactitud
Proximidad de una medición al "valor real". Es la desviación del valor medido al valor de un patrón de referencia tomado como verdadero.
Las especificaciones son una descripción escrita de las potencialidades de un instrumento, señalan objetiva y cuantitativamente lo que el instrumento puede o no hacer. Las especificaciones de un instrumento se componen de tres partes básicas:
Entrada o Salida : declarada como ± (% de entrada o salida + número de dígitos).
Intervalo de medición : en %.
Nivel o Umbral de Ruido : declarado en las unidades de medición.
C. Errores de medición
Sistemáticos: invariablemente, tienen la misma magnitud y signo, bajo las mismas condiciones.
Teóricos: de conocimiento o imperfecciones en el método de medida.
Ambientales : variación de temperatura, presión o humedad atmosférica, etc.
Personales: pueden deberse a limitaciones físicas del observador, estado anímico, fenómeno de paralelaje.
Residuales: se presenta sorpresivamente y a veces se desconoce la causa, y magnitud. Imposible de reducirlos y peor aún de eliminarlos.
Tratamiento de Datos
a) Error Absoluto d = Vmedido - Vreal esperado b) Error relativo E = d / Vreal
c) Error Porcentual E(%) = E x 100
D. Precisión en instrumentos industriales
La exactitud de las mediciones dependen en gran parte de una buena aproximación que den los instrumentos; sin embargo, estos tienen sus propios consumos que hacen que las mediciones difieran de los valores reales, para determinar el grado de error inherente al propio instrumento se define un parámetro denominado Clase de Precisión. En principio el instrumento debe contar con un rango de medición apropiado.
La desviación del instrumento deberá darse en el manual de instrucciones, es con frecuencia expresada en % de lectura máxima.
1.3. MÉTODOS DE MEDICIÓN
Es recomendable que las mediciones deban ser directas y cuando no sea posible o por conveniencia sea indirecta.
Diferentes métodos de medición pueden ser usados dependiendo de las características y propiedades del proceso que existan para ser medidas, y del tiempo disponible para ejecutar las mediciones.
Los métodos de medición pueden clasificarse en:
- Método Estacionario: Cuando existen instrumentos de medición permanentes o fijos.
- Método Manual: Cuando se utilizan instrumentos de medición manuales portátiles.
