Metodología para la implementación de un Sistema de Gestión de Energía en el Edificio de Unidades Productivas del Campus San Cayetano de la UTPL, apoyado en la norma INEN-ISO 50001:2012 para el cumplimiento de la norma INEN 2506:2009.

(1)

CARÁTULA

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

ÁREA TÉCNICA

TITULACIÓN DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y

TELECOMUNICACIONES

Metodología para la implementación de un Sistema de Gestión de Energía

en el Edificio de Unidades Productivas del Campus San Cayetano de la

UTPL, apoyado en la norma INEN-ISO 50001:2012 para el cumplimiento

de la norma INEN-2506:2009

TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN

AUTORES:

Quichimbo Montalván, Bruno Gonzalo

Riofrío Poma, Ivanova Soledad

DIRECTOR:

Dávila Vargas, Fernando Marcelo, Ing.

LOJA – ECUADOR

(2)

ii

APROBACIÓN DEL DIRECTOR DEL TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN

Ingeniero.

Fernando Marcelo Dávila Vargas. DOCENTE DE LA TITULACIÓN

De mi consideración:

El presente trabajo de fin de titulación: “Metodología para la implementación de un Sistema de Gestión de Energía en el Edificio de Unidades Productivas del Campus San Cayetano de la UTPL, apoyado en la norma INEN-ISO 50001:2012 para el cumplimiento de la norma INEN-2506:2009" realizado por Quichimbo Montalván Bruno Gonzalo y Riofrío Poma Ivanova Soledad, ha sido orientado y revisado durante su ejecución, por lo que se aprueba la presentación del mismo.

Loja, agosto de 2014

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iii

DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS

Nosotros Quichimbo Montalván Bruno Gonzalo y Riofrío Ivanova Soledad Poma declaramos ser autores del presente trabajo de fin de titulación: “Metodología para la implementación de un Sistema de Gestión de Energía en el Edificio de Unidades Productivas del Campus San Cayetano de la UTPL, apoyado en la norma INEN-ISO 50001:2012 para el cumplimiento de la norma INEN-2506:2009", de la Titulación de Ingeniero en Electrónica y Telecomunicaciones, siendo Fernando Marcelo Dávila Vargas director del presente trabajo; y eximimos expresamente a la Universidad Técnica Particular de Loja y a sus representantes legales de posibles reclamos o acciones legales. Además certificamos que las ideas, conceptos, procedimientos y resultados vertidos en el presente trabajo investigativo, son de nuestra exclusiva responsabilidad.

Adicionalmente declaramos conocer y aceptar la disposición del Art. 67 del Estatuto Orgánico de la Universidad Técnica Particular de Loja que en su parte pertinente

textualmente dice: “Forman parte del patrimonio de la Universidad la propiedad intelectual de investigaciones, trabajos científicos o técnicos y tesis de grado que se realicen a través, o con el apoyo financiero, académico o institucional (operativo) de la Universidad”

f.)………

Autor: Quichimbo Montalván Bruno Gonzalo Cédula: 1104590268

f.)……….

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iv

DEDICATORIA

Este logro se lo dedico primeramente al ser supremo ya que sin él nada es posible, se la dedico también a mis padres por su infinito amor, sus consejos, sus cuidados, el ánimo en tiempos difíciles, por todos los sacrificios que tuvieron que hacer para que yo pueda realizar este sueño. Gracias mami por saber entender a esta pequeña revoltosa, y por toda tu fuerza en tiempos difíciles. Gracias papi por haberme enseñado el valor del trabajo duro, y el valor de alimentar el alma antes de que el bolsillo. Gracias hermana por haber confiado en mis capacidades, por tu apoyo incondicional a pesar de que siempre discrepamos. Gracias a mis hermanos menores por ser mis primeros amigos, con quienes aprendí que hasta un insulto puede llevar mucho amor, gracias por todas las horas de fútbol, travesuras y complicidades. Gracias, los quiero mucho, sin ustedes no sería nada.

Soledad

A Dios porque más que pedir tengo que agradecer por las bendiciones recibidas, mi madre, mi familia, mis amigos, y todas absolutamente todas las vivencias, en cada una de ellas he sentido su protección y cada una de ellas me ha sabido formar.

A mi querida madre, Graciela Luz, Chelita con profundo amor! por ser mi inspiración y ejemplo de superación, fortaleza, voluntad y alegría. Por su amor y apoyo incondicional, por creer en mi inclusive antes de yo hacerlo. ¡Este logro es tan mío como suyo!

A mis herman@s, Yenny, Magaly, Limberth, Oswaldo, Richard, por ser mí apoyo en todo momento, por estar ahí todo el tiempo que he necesitado de ustedes, aun cuando este en medio de las montañas han sabido buscar la forma de demostrarme que están junto a mí. Simplemente los tengo siempre en mi corazón.

A mis amig@s porque "Un verdadero amigo sabe tocar tu corazón aunque este al otro lado del mundo" Palabras que calaron y supieron llegar, este logro con mucho cariño dedicado a ustedes por todos los momentos compartidos y los que seguro vendrán.

A Anita, gracias por saber estar ahí, con una palabra para alentar, con el silencio y un abrazo para confortar, por esa capacidad increíble para sorprender, por tantas ocurrencias, locuras y complicidades. Cuanto tiempo de aguantarnos y a pesar de nuestras diferencias gracias a nuestra "madurez" hemos sabido llevarlas y crear momentos únicos.

A mis compañeros de clase, La Granja (toda una manada de energía), Los shishoneros, Rama estudiantil IEEE, a los docentes y todos quienes hacen UTPL gracias por permitirme aprender de ustedes y crear esa gran experiencia que resumo en UNIVERSIDAD.

(5)

v

AGRADECIMIENTO

Agradecemos infinitamente a nuestros profesores por todos los conocimientos impartidos a lo largo de estos cinco años.

Un agradecimiento especial para el ingeniero Marcelo Dávila por toda la paciencia que nos ha tenido, por sus consejos y recomendaciones para que este trabajo resulte de la mejor manera.

A nuestros padres por toda su dedicación.

A los amigos que siempre han sabido estar, y a todas aquellas personas que nos han apoyado de una u otra manera.

(6)

vi

ÍNDICE DE CONTENIDOS

CARÁTULA ...i

APROBACIÓN DEL DIRECTOR DEL TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN ... ii

DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS ... iii

DEDICATORIA ... iv

AGRADECIMIENTO ...v

ÍNDICE DE CONTENIDOS ... vi

ÍNDICE DE FIGURAS ... xi

ÍNDICE DE TABLAS ... ii

RESUMEN ... 1

ABSTRACT ... 2

INTRODUCCIÓN ... 3

CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO ... 5

1.1. Introducción ... 6

1.2. Eficiencia energética ... 7

1.2.1. Importancia y beneficios. ... 7

1.2.2. Eficiencia energética en Ecuador. ... 8

1.2.3. Normativa ecuatoriana sobre eficiencia energética. ... 8

1.2.4. Eficiencia energética en edificios. ... 9

1.3. Sistemas de gestión de energía (SGEn) ... 10

1.3.1. Importancia. ... 11

1.3.2. Historia de los SGEn. ... 12

1.3.3. Certificación ISO 50001. ... 13

1.4. Norma NTE INEN 2506:09 ... 14

1.4.1. Requisitos específicos. ... 14

1.4.2. Requisitos complementarios. ... 28

1.5. Norma ISO 50001 ... 28

1.5.1. Requisitos generales. ... 30

1.5.2. Responsabilidad de la dirección. ... 30

1.5.3. Política energética. ... 31

1.5.4. Planificación. ... 31

1.5.5. Implementación y operación... 34

1.5.6. Verificación. ... 35

1.5.7. Revisión por la dirección. ... 37

(7)

vii

2.2. Aislamiento térmico ... 41

2.2.1. Análisis previo y definiciones... 41

2.2.2. Flujograma. ... 44

2.2.3. Procedimiento. ... 44

2.2.4. Anexos. ... 59

2.3. Iluminación ... 61

2.3.4. Anexos. ... 69

2.4. Energías Renovables ... 71

2.4.4. Anexos. ... 73

CAPÍTULO III: METODOLOGIA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LA NORMA TÉCNICA ECUATORIANA INEN-ISO 50001:2012 ... 74

3.2. Requisitos generales, responsabilidad de la dirección y política energética ... 76

3.2.1. Análisis y herramientas matemáticas. ... 77

3.2.3. Procedimiento para requisitos generales y responsabilidad de dirección. ... 77

3.2.4. Anexos. ... 79

3.3. Planificación energética ... 82

3.3.1. Requisitos legales... 83

3.3.2. Revisión energética. ... 85

3.4. Implementación y operación ... 96

3.4.1. Gestión de recursos humanos y comunicación. ... 96

3.4.2. Gestión y control de documentación. ... 101

3.4.3. Control operacional... 106

3.4.4. Diseño y adquisición de servicios de energía, productos y equipos. ... 110

3.5. Verificación ... 115

3.5.1. Seguimiento, medición y análisis. ... 115

3.5.2. Control de registros y evaluación del cumplimiento de requisitos legales. ... 121

3.5.3. Auditoria interna del SGEn y atención de no conformidades. ... 124

(8)

viii

3.6.1. Análisis y herramientas matemáticas. ... 131

3.6.2. Flujograma. ... 131

3.6.3. Procedimiento para revisión por alta dirección. ... 131

3.6.4. Anexos. ... 133

CAPÍTULO IV: VERIFICACIÓN DEL CUMPLIMIENTO DE LA NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2506:200 ... 136

4.2. Edificio de Unidades Productivas (EUP)... 138

4.2.1. Sistema constructivo. ... 138

4.2.2. Zonificación climática. ... 139

4.2.3. Definición de la envolvente... 139

4.3. Verificación de porcentaje de huecos en la fachada ... 140

4.4. Evaluación del aislamiento térmico ... 141

4.4.1. Cubiertas... 141

4.4.2. Fachadas. ... 142

4.4.3. Suelos. ... 152

4.4.4. Huecos. ... 153

4.4.5. Software Ecotect... 159

4.4.6. Discusión de resultados. ... 165

4.5. Evaluación de factor de forma. ... 167

4.6. Evaluación de iluminación ... 167

4.6.1. Definición de zonas. ... 168

4.6.2. Número de mediciones. ... 173

4.6.3. Mediciones. ... 173

4.6.4. Evaluación de VEEI. ... 173

4.6.5. Evaluación de iluminancia media. ... 176

4.6.6. Evaluación de disponibilidad de sistemas de encendido y apagado manual. ... 177

4.6.7. Evaluación de disponibilidad de sistemas de encendido y apagado en zonas de uso esporádico. ... 177

4.6.8. Evaluación de sistemas de aprovechamiento de luz natural. ... 178

4.6.9. Software DiaLux. ... 178

4.6.10. Discusión de resultados. ... 178

4.7. Evaluación de energías renovables ... 180

CAPÍTULO V: PROPUESTA DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE ENERGIA BASADO EN LA NORMA NTE INEN-ISO 50001:2012 EN EL EDIFICIO DE UNIDADES PRODUCTIVAS EUP 181 5.1 Introducción ... 182 5.2 Entregable para cumplimiento de Requisitos Generales y Responsabilidad de Dirección

(9)

ix

I. Diagrama organizacional. ... 184

II. Responsabilidad de dirección. ... 185

III. Difusión de los integrantes del equipo de energía. ... 186

IV. Política energética. ... 187

V. Definición de alcance y límites del SGEn. ... 188

VI. Evidencias del compromiso de alta dirección. ... 189

VII. Matriz de responsabilidades ... 190

VIII. Anexos ... 191

5.3 Entregable para cumplimiento de planificación energética ... 193

5.3.1 Entregable para cumplimiento de Requisitos legales ... 193

5.3.2 Entregable para cumplimiento de Revisión energética ... 199

5.4 Entregable para cumplimiento de Implementación & Operación ... 237

5.4.1 Entregable para cumplimiento de Gestión de recursos humanos y comunicación. 237 5.4.2 Entregable para cumplimiento de Gestión y control de documentación. ... 246

5.4.3 Entregable para cumplimiento de Control operacional ... 256

5.4.4 Entregable para cumplimiento de Diseño: elaboración y gestión ... 262

5.5 Entregable para cumplimiento de verificación ... 268

5.5.1 Seguimiento, Medición y Análisis del SGEn. ... 268

5.5.2 Entregable para control de registros y cumplimiento de requisitos legales. ... 276

5.5.3 Entregable para cumplimiento de auditoria interna del SGEn y atención de no conformidades. ... 281

5.6 Entregable para revisión por Alta Dirección ... 290

CAPÍTULO VI: PLAN DE MEJORAS DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO PROPUESTO PARA EL EDIFICIO DE UNIDADES PRODUCTIVAS BASADO EN LA NORMATIVA INEN ISO 50001:2012 E INEN 2506:2009 ... 298

6.1 Aislamiento térmico e Iluminación ... 299

6.2 Energías renovables ... 302

6.3 Mejoras para el SGEn ... 303

CONCLUSIONES ... 305

RECOMENDACIONES ... 307

BIBLIOGRAFÍA ... 308

ANEXOS ... 314

ANEXO A: VALORES DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE DIVERSOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN ... 315

ANEXO B: TUTORIAL DEL SOFTWARE ECOTECT ... 319

(10)

x

ANEXO D: LEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN PARA VERIFICAR PARAMETROS DE

ILUMINACIÓN ... 328

ANEXO E: MEDICIONES DE ILUMINANCIA EN CADA ZONA DEL EDIFICIO ... 334

ANEXO F: VERIFICACIÓN DE VEEI EN CADA ZONA DEL EDIFICIO. ... 342

ANEXO G: VERIFICACIÓN DE VALORES DE ILUMINANCIA MEDIA (Em) ... 348

ANEXO H: LEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN PARA VERIFICACIÓN DE CONTROL DE ENCENDIDO Y APAGADO MANUAL Y POR SISTEMAS DE DETECCIÓN Y TEMPORIZACIÓN. ... 355

(11)

xi

ÍNDICE DE FIGURAS CAPÍTULO 1

Figura 1. 1Enfoque de eficiencia energética ... 6

Figura 1. 2Cronología de normas publicadas sobre SGEn ... 13

Figura 1. 3Resumen de requisitos generales de RTE 036 ... 19

Figura 1. 4Izquierda: Disposición e información de la etiqueta. Derecha: Dimensión de la etiqueta ... 20

Figura 1. 5Tipo y tamaño de letra a ser utilizada en la etiqueta ... 20

Figura 1. 6Resumen de requisitos generales de RTE 036. ... 21

Figura 1. 7Tamaño exterior de la etiqueta ... 22

Figura 1. 8Colores de la barra de la etiqueta ... 22

Figura 1. 9LFC con balastro integrado (Sin envolvente) ... 22

Figura 1. 10LFC con balastro integrado (Con envolvente) ... 22

Figura 1. 11 Clase de eficiencia ... 23

Figura 1. 12Iluminación natural para fachadas acristaladas ... 25

Figura 1. 13Representación de relación entre ancho de patio sin cubierta y alto del edificio ... 26

Figura 1. 14Relación entre ancho de patio con cubierta y alto del edificio ... 26

Figura 1. 15Modelo de mejora continua ... 29

Figura 1. 16Modelo del sistema de gestión de energía ... 29

Figura 1. 17Proceso de planificación energética. ... 32

CAPÍTULO 2 Figura 2. 1 Metodología de verificación de cumplimiento ... 40

Figura 2. 2 Agrupación de la norma para su análisis... 41

Figura 2. 3 Elementos a rehabilitar en un edificio ... 41

Figura 2. 4 Componentes de la envolvente ... 42

Figura 2. 5 Flujograma del procedimiento para la verificación del cumplimiento de aislamiento . 44 Figura 2. 6 Definición de orientaciones. Fuente: [21] ... 46

Figura 2. 7 Resistencias térmicas de cerramientos en contacto con el exterior ... 51

Figura 2. 8 Losas con aislamiento perimetral ... 53

Figura 2. 9 Transmitancia en suelos en contacto con el terreno caso I ... 54

Figura 2. 10 Losa enterrada ... 54

Figura 2. 11 Transmitancia en suelos en contacto con el terreno caso II ... 55

Figura 2. 12 Izq.: Muro en contacto con el terreno. Der: Muro enterrado ... 55

Figura 2. 13 Transmitancia térmica de muros enterrados ... 56

Figura 2. 14 Cubierta enterrada ... 56

Figura 2. 15 Resistencias térmicas superficiales de particiones interiores ... 57

Figura 2. 16 Coeficiente de reducción de temperatura b ... 57

Figura 2. 17 Espacios habitables en contacto con espacios no habitables ... 58

Figura 2. 18 Criterios de diseño de iluminación ... 62

Figura 2. 19 Flujograma del procedimiento para la verificación del cumplimiento de iluminación 63 Figura 2. 20 Mediciones de zona ... 67

Figura 2. 21Flujograma del procedimiento para la verificación del cumplimiento de energías renovables ... 71

CAPÍTULO 3 Figura 3. 1 Metodología de implementación de la norma INEN-ISO 50001 ... 75

Figura 3. 2 División de la norma para su análisis. ... 76

(12)

xii

Figura 3. 4 Ejemplo de estructura organizacional de un edificio. ... 78

Figura 3. 5 Procedimiento para requisitos legales ... 83

Figura 3. 6 Procedimiento para la implementación de la revisión energética ... 87

Figura 3. 7 Ejemplo de regresión lineal ... 89

Figura 3. 8 Proceso para la elaboración del balance energético... 89

Figura 3. 9 Representación gráfica de balance energético. ... 93

Figura 3. 10 Representación gráfica del análisis de Pareto. ... 93

Figura 3. 11 Procedimiento para gestión de recursos humanos y comunicación. ... 97

Figura 3. 12 Formato ejemplo para documentar un manual de gestión. ... 102

Figura 3. 13 Procedimiento para gestión de documentación. ... 103

Figura 3. 14 Procedimiento para control operacional. ... 107

Figura 3. 15 Procedimiento para la elaboración y gestión de diseños del SGEn ... 111

Figura 3. 16 Procedimiento para seguimiento, medición y análisis del SGEn ... 116

Figura 3. 17 Procedimiento para control de registros y evaluación de cumplimiento de requisitos legales ... 121

Figura 3. 18 Procedimiento para realizar una Auditoria Energética acorde a la norma UNE 216501 ... 125

Figura 3. 19 Procedimiento de auditoría interna del SGEn y atención de no conformidades... 126

Figura 3. 20 Procedimiento para Revisión por la dirección ... 131

CAPÍTULO 4 Figura 4. 1 Secuencia de verificaciones correspondientes a aislamiento ... 137

Figura 4. 2 Metodología de uso de software de verificación. ... 138

Figura 4. 3 Composición de la envolvente de EUP vista frontal ... 139

Figura 4. 4 Composición de la envolvente de EUP vista posterior ... 140

Figura 4. 5 Fotografía de fachada1 ... 143

Figura 4. 6 Fotografía de fachada 2 ... 145

Figura 4. 9 Fotografía fachada 5 ... 149

Figura 4. 12 Izq.: Preferencias de usuario Der.: Etiqueta de modelado ... 159

Figura 4. 13Configuración del sistema de unidades ... 159

Figura 4. 14 Icono de carga. Selección de archivo .wea ... 160

Figura 4. 15 Ventana de diálogo “What to do?” ... 160

Figura 4. 16 Perfil del edificio ... 160

Figura 4. 17 Creación del suelo ... 161

Figura 4. 18 Creación de cubiertas ... 161

Figura 4. 19 Perfil de cubiertas ... 161

Figura 4. 20 Izq.: Vista en modo visualización Der.: Cubierta vista 3D. ... 162

Figura 4. 21 Creación de ventanas ... 162

Figura 4. 22 Vistas de la envolvente del edificio terminado ... 162

Figura 4. 23 Izq.: Selección por tipo de elemento. Der.: Asignación de materiales ... 163

Figura 4. 24 Asignación del material y sus características ... 163

Figura 4. 25 Características de cubierta en contacto con el exterior ... 164

Figura 4. 26 Características de cubierta en contacto con espacios no habitables ... 164

Figura 4. 27 Características de mural fachada1 ... 164

Figura 4. 28 Características de muro en fachadas 2- 6 ... 164

(13)

xiii

Figura 4. 30 Características de vidrio 2 ... 164

Figura 4. 31 Características de suelo ... 165

Figura 4. 32 Secuencia de verificaciones correspondientes a iluminación ... 167

Figura 4. 33 Zonificación planta baja ... 169

Figura 4. 34 Zonificación primera planta alta ... 170

Figura 4. 35 Zonificación segunda planta alta ... 171

Figura 4. 36 Zonificación tercera planta alta ... 172

Figura 4. 37 Comparación de VEEI exigido vs el calculado en las zonas de la planta baja ... 174

Figura 4. 38 Comparación de VEEI exigido vs el calculado en zonas de la primera planta alta 175 Figura 4. 39 Comparación de VEEI exigido vs el calculado en zonas de la segunda planta alta ... 175

Figura 4. 40 Comparación de VEEI exigido vs el calculado en zonas de la tercera planta alta . 175 Figura 4. 41 Comparación de Em exigido vs el medido en zonas de planta baja ... 176

Figura 4. 42 Comparación de Em exigido vs el medido en zonas de primera planta alta ... 176

Figura 4. 43 Comparación de Em exigido vs el medido en zonas de segunda planta alta ... 177

Figura 4. 44 Comparación de Em exigido vs el medido en zonas de tercera planta alta ... 177

Figura 4. 45 Verificación correspondiente a energías renovables... 180

(14)

ii

ÍNDICE DE TABLAS

CAPÍTULO 1

Tabla 1. 1 Normativas en Ecuador sobre eficiencia energética. ... 8

Tabla 1. 2 Ranking de edificios verdes ... 10

Tabla 1. 3 Aislamiento térmico de la envolvente del edificio ... 15

Tabla 1. 4 Adecuada forma y orientación de edificio ... 16

Tabla 1. 5 Sistemas de control que permitan ajustar el encendido ... 23

Tabla 1. 6 Sistemas de control que permitan ajustar el encendido a la ocupación real de la zona. ... 24

Tabla 1. 7 Sistemas de control que permitan ajustar el encendido ... 25

Tabla 1. 8 Contribución de agua caliente sanitaria ... 27

Tabla 1. 9 Contribución mínima fotovoltaica de energía eléctrica ... 27

Tabla 1. 10 Requisitos generales ... 30

Tabla 1. 11 Responsabilidad de la administración ... 31

Tabla 1. 12 Política energética ... 31

Tabla 1. 13 Planificación energética ... 32

Tabla 1. 14 Implementación y operación ... 34

Tabla 1. 15 Verificación ... 36

Tabla 1. 16 Revisión por la dirección ... 37

CAPÍTULO 2 Tabla 2. 1 Clasificación de la envolvente ... 42

Tabla 2. 2 Transmitancia térmica para climas fríos. ... 45

Tabla 2. 3 Transmitancia térmica para climas cálidos que usen climatización activa... 45

Tabla 2. 4 Transmitancia térmica para climas cálidos que usen climatización pasiva... 45

Tabla 2. 5 Relación de superficie total de fachada – ventana U<5.4 ... 45

Tabla 2. 6 Relación de superficie total de fachada – ventana U<3.8 ... 46

Tabla 2. 7 Factor de forma ... 46

Tabla 2. 8 Zonas climáticas ... 46

Tabla 2. 9 Recopilación de datos generales del edificio ... 47

Tabla 2. 10 Recopilación de información sobre cubiertas ... 48

Tabla 2. 11 Recopilación de información sobre fachadas ... 48

Tabla 2. 12 Recopilación de información sobre puentes térmicos (columnas) ... 48

Tabla 2. 13 Recopilación de información sobre ventanas ... 49

Tabla 2. 14 Recopilación de información sobre suelos ... 49

Tabla 2. 15 Ecuaciones para cerramientos en contacto con el aire exterior ... 51

Tabla 2. 16 Resistencia térmica de capas de aire no ventiladas... 52

Tabla 2. 17 Ecuaciones para cerramientos en contacto con el terreno ... 54

Tabla 2. 18 Ecuaciones para muros enterrados ... 55

Tabla 2. 19 Ecuaciones para particiones en contacto con espacios no habitables ... 57

Tabla 2. 20 Ecuación para huecos y lucernarios ... 58

Tabla 2. 21 Ecuación de factor de forma ... 58

Tabla 2. 22 VEEI máximo para zonas de no representación. ... 63

Tabla 2. 23 VEEI máximo para zonas de representación. ... 64

Tabla 2. 24 Niveles de iluminación, deslumbramiento y rendimiento de color en áreas generales ... 64

(15)

iii

Tabla 2. 26 Niveles de iluminación, deslumbramiento y rendimiento de color en elementos

interiores ... 65

Tabla 2. 27 Niveles de iluminación, deslumbramiento y rendimiento de color en edificios educativos ... 65

Tabla 2. 28 Ejemplo de clasificación de espacios del edificio ... 66

Tabla 2. 29 Ejemplo de recopilación de información de la zona ... 67

Tabla 2. 30 Ejemplo de registro de mediciones en cada zona ... 67

Tabla 2. 31 Ecuaciones para la verificación del cumplimiento de iluminación ... 68

Tabla 2. 32 Potencia fotovoltaica a instalar para edificaciones de gran tamaño ... 71

Tabla 2. 33 Porcentaje de aporte de energía de fuentes renovables... 72

Tabla 2. 34 Límites de aplicación ... 72

CAPÍTULO 3 Tabla 3. 1 Selección de IDENs propuestos. ... 89

CAPÍTULO 4 Tabla 4. 1 Consumo energético del EUP en relación con el consumo total del campus UTPL.. 137

Tabla 4. 2 Principales dimensiones del EUP ... 139

Tabla 4. 3 Composición de la envolvente de EUP ... 140

Tabla 4. 4 Resultados de verificación del porcentaje de huecos en fachadas ... 140

Tabla 4. 5 Resultado de cálculos en la cubierta en contacto con el exterior... 141

Tabla 4. 6 Resistencia térmica total de la partición interior entre el espacio habitable y el no habitable ... 142

Tabla 4. 7 Resultados de transmitancia en fachada1 (mural) ... 144

Tabla 4. 8 Resultados de transmitancia en fachada 1 (resto de fachada) ... 144

Tabla 4. 9 Resultados transmitancia de columnas en fachada 1 ... 144

Tabla 4. 10 Resultados de cálculos de transmitancia térmica del muro de la fachada 2 ... 145

Tabla 4. 11 Resultados de transmitancia en columnas de la fachada 2 ... 146

Tabla 4. 12 Resultados de cálculos del muro en contacto con el exterior de la fachada 3. ... 146

Tabla 4. 13 Resultados de cálculos en columnas de la fachada 3. ... 147

Tabla 4. 14 Resultado de cálculos de transmitancia del muro de la fachada 4 ... 148

Tabla 4. 15 Resultados de transmitancia de columnas en la fachada 4 ... 148

Tabla 4. 16 Resumen de cálculos de transmitancia térmica del muro de la fachada 5 ... 149

Tabla 4. 17 Resultado de transmitancia térmica de columnas en la fachada 5 ... 149

Tabla 4. 19 Resultado de transmitancia de columnas en la fachada 6 ... 151

Tabla 4. 21 Resumen de transmitancia térmica de columnas de la fachada 7 ... 152

Tabla 4. 22 Resumen de cálculos para suelos en contacto con el terreno caso I. ... 153

Tabla 4. 23 Información de ventanas fachada1 ... 154

Tabla 4. 24 Verificación de transmitancia térmica en ventanas fachada 1. ... 156

Tabla 4. 31 Comparación de resultados para cubiertas ... 165

(16)

iv

Tabla 4. 33 Comparación de resultados para suelo ... 166

Tabla 4. 34 Comparación de resultados para ventanas ... 166

Tabla 4. 35 Resultados de factor de forma ... 167

Tabla 4. 36 Cálculo de índice de local K ... 173

Tabla 4. 37 Cálculo de VEEI para una zona específica... 174

Tabla 4. 38 Verificación de la necesidad de instalar sistemas de aprovechamiento de luz natural ... 178

Tabla 4. 39 Comparación de resultados de iluminación ... 179

Tabla 4. 40 Verificación de la necesidad de uso de energías renovables ... 180

ANEXOS Anexo de cumplimiento 1. Verificación del porcentaje de huecos en la fachada ... 59

Anexo de cumplimiento 2. Verificación de transmitancia en cubiertas en contacto con el exterior. ... 59

Anexo de cumplimiento 3. Verificación de transmitancia en fachadas ... 60

Anexo de cumplimiento 4. Verificación de transmitancia en columnas (puentes térmicos) ... 60

Anexo de cumplimiento 5. Verificación de transmitancia en suelos (muro en contacto con el terreno caso I.)... 60

Anexo de cumplimiento 6. Verificación de transmitancia en ventanas (huecos) ... 61

Anexo de cumplimiento 7. Verificación de factor de forma. ... 61

Anexo de cumplimiento 8. Verificación de VEEI ... 69

Anexo de cumplimiento 9. Verificación de sistemas de control de encendido y apagado ... 69

Anexo de cumplimiento 10. Verificación de sistemas de aprovechamiento de luz natural ... 70

Anexo de cumplimiento 11. Verificación del reglamento RTE 036. Requisitos generales ... 70

Anexo de cumplimiento 12. Verificación del reglamento RTE. Requisitos específicos ... 70

Anexo de cumplimiento 13. Verificación de parámetros sobre uso de energía renovable. ... 73

Anexo de implementación 1. Registro de responsables del SGEn. ... 79

Anexo de implementación 2. Memorándum para comunicar la designación del representante de dirección. ... 79

Anexo de implementación 3. Circular para dar a conocer los responsables del SGEn. ... 80

Anexo de implementación 4. Circular para dar a conocer el alcance y límites del SGEn. ... 80

Anexo de implementación 5. Check-list para la política energética. ... 80

Anexo de implementación 6. Política energética. ... 81

Anexo de implementación 7. Registro de partidas presupuestarias asignadas al SGEn. ... 81

Anexo de implementación 8. Cronograma de implementación del SGEn... 81

Anexo de implementación 9. Matriz de responsabilidades. ... 82

Anexo de implementación 10. Matriz de requisitos legales y otros requisitos. ... 84

Anexo de implementación 11. Cumplimiento de documentos legales y otros documentos. ... 85

Anexo de implementación 12. Control y seguimiento de la matriz de requisitos legales ... 85

Anexo de implementación 13. Levantamiento de cargas. ... 91

Anexo de implementación 14. Registro del número de personal medio por departamento ... 91

Anexo de implementación 15. Caracterización energética ... 91

Anexo de implementación 16. Registro del consumo histórico por medidor energético. ... 92

Anexo de implementación 17. Metodología para definir la línea base energética. ... 92

Anexo de implementación 18. Ejemplo de balance energético ... 92

Anexo de implementación 19. Análisis de Pareto para definir USEs. ... 93

Anexo de implementación 20. Registro de USEs, IDENs y necesidades de medición... 93

(17)

v

Anexo de implementación 22. Registro de diagnósticos energéticos. ... 94

Anexo de implementación 23. Criterios de selección y clasificación de oportunidades de mejora. ... 95

Anexo de implementación 24. Matriz para priorización de oportunidades de mejora ... 95

Anexo de implementación 25. Esquema del plan de acción ... 95

Anexo de implementación 26. Nómina de personal relacionado con los USEs. ... 99

Anexo de implementación 27. Registro de competencias de personal ... 99

Anexo de implementación 28. Criterios para priorización la capacitación ... 99

Anexo de implementación 29. Plan de capacitaciones... 100

Anexo de implementación 30. Registro de capacitaciones realizadas ... 100

Anexo de implementación 31. Requisitos de la norma a comunicar ... 100

Anexo de implementación 32. Planificación de comunicados del SGEn ... 100

Anexo de implementación 33. Registro de comunicados del SGEn ... 101

Anexo de implementación 34. Afiche para difundir buenas practicas del uso de energía en oficinas ... 101

Anexo de implementación 35. Matriz de documentos ... 105

Anexo de implementación 36. Estructura de codificación de documentos ... 105

Anexo de implementación 37. Lista de distribución ... 105

Anexo de implementación 38. Registro de documentos externos... 106

Anexo de implementación 39. Registro de actualizaciones ... 106

Anexo de implementación 40. Lista de parámetros de control y mantenimiento de USEs... 108

Anexo de implementación 41. Difusión de parámetros a controlar en sus actividades ... 109

Anexo de implementación 42. Registro de control y monitoreo de equipos ... 109

Anexo de implementación 43. Registro de procedimientos para mantenimiento ... 109

Anexo de implementación 44. Registro de operaciones de mantenimiento realizadas ... 110

Anexo de implementación 45. Registro de diseños involucrados con USEs. ... 113

Anexo de implementación 46. Formato para presentación de diseños ... 113

Anexo de implementación 47. Ejemplo de comunicado a proveedores energéticos ... 114

Anexo de implementación 48. Registro de adquisición de equipos ... 114

Anexo de implementación 49. Criterios para valoración de eficiencia energética de adquisiciones ... 114

Anexo de implementación 50. Listado de parámetros medibles. ... 118

Anexo de implementación 51. Metodología para realizar mediciones ... 118

Anexo de implementación 52. Plan de medición de uso y consumo de energía ... 119

Anexo de implementación 53. Plan de calibración de equipos ... 119

Anexo de implementación 54. Registro de calibración de equipos ... 119

Anexo de implementación 55. Metodología para definir la línea meta ... 119

Anexo de implementación 56. Registro de consumo real vs consumo estimado ... 120

Anexo de implementación 57. Informe de desviaciones... 120

Anexo de implementación 58. Registro de acciones correctivas del desempeño energético .... 120

Anexo de implementación 59. Evaluación de estado de registros y documentos. ... 123

Anexo de implementación 60. Registro de incumplimiento y plan correctivo sobre control de documentos. ... 123

Anexo de implementación 61. Memoria de control de registros del SGEn. ... 124

Anexo de implementación 62. Cronograma de auditorías internas del SGEn ... 128

Anexo de implementación 63. Informe de auditoría energética ... 128

Anexo de implementación 64. Lista de verificación de cumplimiento de requisitos de la norma 129 Anexo de implementación 65. Informe de auditoría interna ... 129

Anexo de implementación 66. Registro de no conformidades ... 130

(18)

vi

Anexo de implementación 68. Documentación de entrada a la revisión por alta dirección ... 133

Anexo de implementación 69. Revisión del SGEn por alta dirección ... 133

Anexo de implementación 70. Registro de cambios después de revisión por dirección. ... 134

Anexo de implementación 71. Medidas de revisión ... 134

Tabla B. 1 Atajos de teclado más usadas en ECOTECT ... 320

Tabla C. 1 Principales dimensiones del EUP... 325

Tabla C. 2 Resumen de información de las ventanas de la fachada2. ... 326

Tabla C. 3 Resumen de información de las ventanas de la fachada 3. ... 326

Tabla D. 1 Información sobre dimensiones y equipos de iluminación de planta baja ... 329

Tabla D. 2 Información sobre dimensiones y equipos de iluminación de primera planta alta. ... 330

Tabla D. 3 Información sobre dimensiones y equipos de iluminación de segunda planta alta .. 331

Tabla D. 4 Información sobre dimensiones y equipos de iluminación de tercera planta alta ... 332

Tabla E. 1 Valores de iluminancia medidos en las zonas de planta baja... 335

Tabla E. 2 Valores de iluminancia medidos en las zonas de primera planta alta ... 336

Tabla E. 3 Valores de iluminancia medidos en las zonas de segunda planta alta ... 338

Tabla E. 4 Valores de iluminancia medidos en las zonas de tercera planta alta ... 340

Tabla F. 1 Cálculo y verificación de cumplimiento de VEEI en planta baja... 343

Tabla F. 2 Cálculo y verificación de cumplimiento de VEEI en primera planta alta ... 344

Tabla F. 3 Cálculo y verificación de cumplimiento de VEEI en segunda planta alta... 345

Tabla F. 4 Cálculo y verificación de cumplimiento de VEEI en tercera planta alta ... 346

Tabla G. 1 Verificación de iluminancia en la planta baja ... 349

Tabla G. 2 Verificación de iluminancia en primera planta alta... 350

Tabla G. 3 Verificación de iluminancia en segunda planta alta ... 351

Tabla G. 4 Verificación de iluminancia en tercera planta alta... 353

Tabla H. 1 Levantamiento de información para verificación de sistemas de control de encendido y apagado en planta baja ... 356

Tabla H. 2 Levantamiento de información para verificación de sistemas de control de encendido y apagado en primera planta alta... 357

Tabla H. 3 Levantamiento de información para verificación de sistemas de control de encendido y apagado en segunda planta alta ... 358

(19)

1 RESUMEN

En este trabajo se desarrolla una metodología y un marco procedimental de fácil aplicación, para verificar el cumplimiento de la norma INEN 2506:09, y, para la implementación de la norma INEN ISO 50001:2012. Las metodologías y procedimientos elaborados se aplican de forma demostrativa en el edificio denominado EUP en el Campus San Cayetano de la UTPL, demostrando el bajo cumplimiento de la normativa. Finalmente, se propone un plan de mejoras de la gestión energética del EUP.

(20)

2 ABSTRACT

In this paper the authors developed a methodology and procedural framework for easy application, to verify compliance with the standard INEN 2506:09, and aimed at the implementation of INEN ISO 50001: 2012. The methodologies and procedures developed are applied demonstratively in the building called EUP Campus San Cayetano at the UTPL, demonstrating the low compliance with the standard. Finally, a plan for improvements in energy management EUP is proposed by authors

KEYWORDS: Energy Management Systems (EMS), Energy efficiency in buildings. NTE

(21)

3

INTRODUCCIÓN

En las condiciones actuales, un reto importante de la administración es la reducción del consumo energético, sin disminuir el nivel de confort del usuario. Por otra parte, el mayor ahorro potencial de energía es posible en el sector de edificios residenciales y comerciales; debido al significado de este segmento en el consumo global total de energía.

En este contexto, surgen los sistemas de gestión de energía (SGEn) como una iniciativa para una gestión eficiente, que permita determinar el desempeño energético actual del edificio, y, proyectar los objetivos de mejora, y, definir las políticas de administración óptima de los recursos energéticos.

El primer capítulo contiene el marco teórico del que se va a partir, estado del arte, la importancia y los beneficios que se obtiene, y un breve análisis de cada requisito de las normas.

El segundo capítulo contiene la metodología a usarse para verificar el cumplimiento de cada uno de los requisitos de la norma INEN 2506:09, para efectos de análisis se ha dividido la norma en tres bloques principales: aislamiento térmico, iluminación, y, energías renovables. La metodología de verificación de cumplimiento consta de cuatro bloques principales: análisis previo y definiciones, flujograma, procedimiento, y, anexos.

El tercer capítulo contiene la metodología a emplearse para la implementación de cada uno de los requisitos de la norma INEN ISO 50001:2012, para realizar el análisis se ha dividido la norma en 6 secciones principales: requisitos generales, planificación energética, implementación, verificación, y, revisión por dirección. La metodología de implementación diseñada consta de: análisis y herramientas matemáticas, flujograma, procedimiento, y, anexos.

El cuarto capítulo contiene los resultados obtenidos de la evaluación del cumplimiento de la norma INEN 2506:09 en el Edificio de Unidades Productivas (EUP), basada en la metodología desarrollada en el capítulo 2, y, a partir de la cual se detectó las no conformidades existentes en el edificio en materia de eficiencia energética.

(22)

4

La importancia del presente trabajo radica en la metodología y herramientas desarrolladas para que se implemente las normas en cualquier tipo de edificio, de modo que se guíe a personas nuevas en materia de energía en la implementación de estas normas y se dé un paso más en pro de la eficiencia energética.

De los resultados obtenidos con la implementación de las dos normas en el EUP se pudo evaluar que el edificio no cumple con la mayor parte de requisitos.

Fueron varios los inconvenientes encontrados en el desarrollo de este trabajo, de los cuales citamos:

 Norma 2506:

o No establece métodos de medida para la evaluación de los parámetros que

exige.

o Hace referencia a documentos caducos y sin vigencia, que no se encuentran

en circulación.

o No existe información actualizada sobre temas energéticos, ni constructivos

del EUP.

 Norma 50001:

o Acceso restringido a información relevante sobre el EUP necesaria para

implementar el SGEn.

o No existe información actualizada sobre temas energéticos, ni constructivos

(23)

(24)

6 1.1. Introducción

[image:24.595.230.391.306.474.2]

En la actualidad el creciente costo económico y ambiental de la explotación de combustibles fósiles, en conjunto con su acelerado agotamiento y el indudable deterioro de los recursos naturales del planeta, han promovido el desarrollo de un proceso sistemático sobre los ciclos de la energía, en el que se ven envueltos la generación de energía a través de fuentes no convencionales, el uso eficiente de la misma y la alfabetización energética hacia los usuarios (ver Figura 1.1), haciendo evidente la necesidad de una inmediata involucración de un sistema que planifique, administre, controle y dé seguimiento de estos recursos, siguiendo las políticas energéticas que tenga cada organización, desde una vivienda hasta grandes industrias, con el fin de mejorar y optimizar el rendimiento del consumo energético en las mismas y aprovechar eficientemente los recursos naturales del planeta.

Figura 1. 1Enfoque de eficiencia energética

Fuente:[Autores]

Es así que alrededor del mundo, a partir de la crisis de los 70 surgen varias iniciativas por establecer normas, que definan parámetros mínimos de gestión de energía, entre ellas ANSI/MSE 2000, EN 16001, ISO 50001, cuyo detalle de aparición cronológico se presenta más adelante en la Figura 1.2.

Conjuntamente con las normas, surge el concepto de sistemas de gestión de energía

(SGEn), los cuales según la norma ISO 50001 se definen como “Conjunto de elementos

(25)

7 1.2. Eficiencia energética

La energía, en la actualidad se ha convertido en recurso indispensable para el rendimiento óptimo de la sociedad actual, por lo tanto la preocupación mundial está centrada en la problemática que representa el consumo excesivo de energía y todas las consecuencias que trae consigo su uso ineficiente, por tal motivo surgen medidas como el uso de energías renovables, explotación de biocombustibles, mejoramiento de la infraestructura e instalaciones, uso de productos de bajo consumo energético, concientización a usuarios incorporando mejores hábitos de uso, etc. Todas estas medidas permiten contrarrestar la crisis energética y disminuir el impacto sobre el medio ambiente y los recursos naturales. Dentro de esta tendencia de eficiencia y ahorro energético se ha planteado iniciativas como la estrategia 20-20-20 aprobada por la Unión Europea, en la que se ha planteado como objetivos para el año 2020 [2]:

 Aumentar un 20% la participación de las energías renovables en la producción de energía eléctrica.

 Disminuir las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera en un 20%.

 Reducir en un 20% el consumo energético (aumentar en un 20% la eficiencia energética).

1.2.1. Importancia y beneficios.

De la implementación tanto de políticas como de prácticas que contribuyan a mejorar el uso y consumo de la energía se obtienen beneficios como [3]:

Energéticos y ambientales:

 Optimización del uso de la energía.

 Disminución de emisiones de gases contaminantes a la atmósfera.

 Reducción de impactos ambientales relacionados a la explotación de recursos.

 Uso adecuado de recursos naturales.

 Impulso de energías alternativas y renovables.

 Disminución del impacto sobre el cambio climático.

Socio-Económicos:

 Ahorro en la factura energética.

 Reducción de la compra energética del exterior.

(26)

8 1.2.2. Eficiencia energética en Ecuador.

[image:26.595.77.556.235.534.2]

En nuestro país las políticas e iniciativas son dirigidas por el Ministerio de Electricidad y Energía Renovable (MEER), y se han enfocado puntualmente en tres sectores industrial, público, residencial; debido al impacto que estos tienen tanto en el consumo total de energía como en el impacto socio-económico del país, estableciendo en cada uno de estos, proyectos y programas con acciones concretas, como las expuestas en la tabla 1.1 [4].

Tabla 1. 1 Normativas en Ecuador sobre eficiencia energética.

Normas ecuatorianas sobre eficiencia energética

Sector Proyecto Objetivos

Industrial “Eficiencia energética en la industria"

 Promover mejoras en la eficiencia energética, a través del desarrollo de estándares nacionales de gestión de energía  Aplicación de la metodología de optimización de sistemas en

procesos industriales de dichas instalaciones.

Público

"Alumbrado público eficiente"

 Buscar sistemas de alumbrado que cuenten con criterios de eficiencia energética desde su fase de diseño.

 Cuantificar los costos de operación y mantenimiento durante la vida útil del sistema

"Uso de nuevas tecnologías en el transporte urbano"

 Desarrollar un prototipo de bus que permita usar energía eléctrica proveniente de fuentes renovables.

 Disminución de uso de combustibles fósiles.

Residencial

“Programa para la renovación de

equipos de consumo energético ineficiente – Proyecto n° 1 sustitución de

refrigeradoras ineficientes”

 Sustituir refrigeradoras de consumo ineficiente por otras de alta eficiencia.

 Obtener ahorro energético a partir de este cambio, obteniendo también ahorro económico.

“Sustitución de focos ahorradores por incandescentes”

 Disminuir la demanda de potencia y energía del sistema eléctrico nacional en horas pico a través de la sustitución masiva de lámparas fluorescentes compactas (LFCs) en usuarios residenciales.

"Piloto de cocinas de inducción".  Determinar el impacto social, técnico y económico de la _{sustitución parcial de GLP por electricidad para la cocción de} alimentos.

 Entrega sin costo de un sistema de cocción por inducción a familias.

Programa Nacional para la Implementación del Sistema de Cocción Eficiente

Fuente: [Autores]

1.2.3. Normativa ecuatoriana sobre eficiencia energética.

El MEER ha gestionado, trabajado y participado con diversas instituciones como el INEN y COMEX para promover el uso de equipos eficientes, obteniendo las siguientes normativas obligatorias [5]:

 Reglamento RTE INEN 035.- “Eficiencia energética en artefactos de refrigeración de

uso doméstico. Reporte de consumo de energía, métodos de prueba y etiquetado”, en

la que a partir del 2011 se permite únicamente la comercialización de aparatos de refrigeración de rango energético A.

 Reglamento RTE INEN 036.- “Eficiencia energética. Lámparas fluorescentes

(27)

9

importaciones de tal forma que solo se permite la comercialización de LFC (focos ahorradores).

 Reglamento RTE INEN 072.- “Eficiencia Energética para acondicionadores de aire sin ducto”.

También existen normas técnicas ecuatorianas voluntarias de eficiencia energética tales como:

 NTE INEN 2506.-“Eficiencia Energética en Edificaciones”. Requisitos.

 NTE INEN 2507.- “Rendimiento térmico de colectores solares en sistemas de

calentamiento de agua para uso sanitario. Requisitos”.

Junto con el COMEXI se ha gestionado las siguientes resoluciones:

 Resolución COMEXI 505.- Se emitió un dictamen para el diferimiento arancelario

(0% advalorem) de LFC rango A, así como para tubos fluorescentes T5 y T8.

 Resolución COMEXI 529.- Se prohíbe las importaciones de focos incandescentes de

entre 25 y 100W de uso residencial a partir de enero de 2010.

 Resolución COMEXI 076.- Restringe la importación de equipos acondicionadores de

aire de rango B, C, D E, F y G.

1.2.4. Eficiencia energética en edificios.

El ahorro potencial, más rentable, en términos de energía se encuentra en el sector de edificios residenciales y comerciales; esto se debe, en parte, a que el consumo energético de este sector representa un alto porcentaje del consumo total. En este sector se puede conseguir ahorros adicionales gracias a nuevas políticas energéticas, y/o fortalecimiento de las ya existentes [2].

La eficiencia energética de un edificio, se define al consumo de energía que se estima necesario para satisfacer la demanda energética del edificio en condiciones normales de funcionamiento y ocupación, sin afectar el confort de los usuarios.

Se determina calculando o midiendo el consumo de energía necesaria para satisfacer anualmente la demanda energética del edificio. Suele expresarse de forma cualitativa o cuantitativa, mediante indicadores, índices, calificación o letras de una escala que varía de mayor a menor eficiencia [6].

(28)

10

edificio deja de ser un elemento de consumo energético y pasar a ser una infraestructura que aporta energía.

Para lograr eficiencia energética se debe analizar el edificio y su entorno para adoptar medidas adecuadas en cada caso, utilizando los recursos disponibles de modo que no se emplee más energía de la necesaria en cada actividad, usar sistemas cuyo rendimiento sea lo más elevado posible, además de alfabetizar energéticamente a los usuarios.

1.2.4.1. Edificios eficientes energéticamente.

Actualmente existen varias certificaciones a nivel mundial que permiten a las organizaciones demostrar que cumplen con normas de eficiencia energética, entre estas se encuentra la certificación en liderazgo en diseño ambiental y energético (LEED).

LEED es un programa desarrollado por el US Green Building Certification Institute (USGBC), para fomentar el desarrollo de edificaciones basadas en criterios sostenibles y de alta eficiencia. El certificado mide el desempeño de un edificio a través de indicadores como ahorro de energía, eficiencia del agua, reducción de emisiones de CO2, calidad ambiental de

interiores, innovación en el diseño, áreas verdes, materiales, recursos utilizados, sensibilización a la sociedad de su impacto sobre el medio ambiente, entre otras variables.

Hasta el momento, los proyectos LEED se han establecido con éxito en 135 países alrededor del mundo y la certificación está asociada a una misma comunidad mundial que funciona en redes organizadas por la GBC. En América, Brasil, México y Chile son de los países con más edificios verdes. En la tabla 1.2 se presenta un ranking de edificios energéticamente sustentables a nivel mundial [7].

Tabla 1. 2 Ranking de edificios verdes

Ranking de edificios verdes País Nro. De proyectos

China 1 156

Emiratos Árabes 808

Brasil 638

India 405

México 322

Alemania 299

Chile 202

Turquía 194

Corea del Sur 188

Fuente: [7]

1.3. Sistemas de gestión de energía

(29)

11

ahorro potencial de energía es posible en el sector de edificios residenciales y comerciales; debido al significado de este segmento en el consumo global total de energía [2].

En este contexto, surgen los sistemas de gestión de energía (SGEn) como una iniciativa para una gestión eficiente, que permita determinar el desempeño energético actual del edificio, proyectar los objetivos de mejora, y, definir las políticas de administración óptima de los recursos energéticos.

Un SGEn, es parte del sistema de gestión de una organización dedicada a desarrollar e implantar una política energética, así como a gestionar aquellos elementos de sus actividades, productos o servicios que interactúan con el uso de la energía [8].

La implementación de un SGEn implica realizar un estudio previo, recoger información, realizar un análisis y clasificación de los datos obtenidos, proponer alternativas de eficiencia y ahorro, realizar una cuantificación de inversiones, ahorro, y recuperación de la inversión, y, mantener un constante monitoreo del uso y consumo energético.

1.3.1. Importancia.

La importancia de la implementación de un SGEn en edificios radica en los beneficios que se obtiene a nivel económico, social, medio ambiental, y administrativo. Los cuales se obtienen al mejorar el desempeño energético de manera continua.

A continuación se expone algunas razones de porque implementar un SGEn [9], [10]:

 Mejor aprovechamiento de recursos energéticos.

 Promueve buenas conductas de uso y consumo de la energía, e incentiva prácticas de actitud responsable y económicamente rentables.

 Conocimiento de objetivos normativos obligatorios sobre eficiencia energética.

 Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y otros impactos ambientales relacionados.

 Mejora de la imagen ante el público en general y ante entidades de control.

 Evaluación de instalaciones priorizando nuevas tecnologías de bajo consumo y alta eficiencia.

 Permite la integración con otros sistemas de gestión organizacional, ambiental, de salud y seguridad.

(30)

12

 Ahorro Energético: Establece un método para medir la eficiencia energética,

identificar las mejoras y establecer las medidas de implementación de las mismas.

 Retorno de la inversión: Cualquier costo asociado a la eficiencia energética tendrá

un retorno inmediato de la inversión realizada.

 Compromiso con un consumo energético sostenible: como consecuencia de

la disminución en las emisiones de GEI derivadas del ahorro del consumo energético.

 Proceso de Mejora Continua: La identificación y control de la cantidad de energía

consumida, es en definitiva una toma de conciencia de las medidas de ahorro energético para los consumidores de energía. Esta es una herramienta de revisión progresiva que garantiza el compromiso de mejora continua.

De manera más específica se puede destacar lo siguiente:

 Identificación de costos de energía por departamentos.

 Revisión de tarifas de facturación.

 Reducción de penalizaciones por excesiva demanda energética.

 Evaluación de la calidad energética, realizando la detección de fuentes de falla.

 Obtención de reportes periódicos del análisis de la calidad de energía.

 Obtención de soluciones eficientes, y precisas a la medida de las necesidades del edificio.

 Identificación de potenciales ahorros energéticos.

 Renovación tecnológica para el mejoramiento de la eficiencia energética.

 Creación de políticas internas para promover el uso eficiente de la energía en el edificio.

 Validación del cumplimiento de normas nacionales como la NTE INEN 2506:2009, e internacionales como la ISO 50001:2012.

1.3.2. Historia de los SGEn.

(31)

13

Figura 1. 2Cronología de normas publicadas sobre SGEn

Fuente:[12]

1.3.3. Certificación ISO 50001.

Diversas administraciones ya han optado por la certificación ISO 50001, entre ellas [13]:

 Delta Electronics en China.

 Schneider Electric en Francia.

 Estación de Dahanu de energía térmica en la India.

 Municipio de Bad Eisenkappel en Austria.

Con respecto a los edificios certificados según la ISO 50001, Le Hive, la sede corporativa de Schneider Electric es el primer edificio certificado, conocido como la Colmena, los 35.000 m2

de construcción tienen capacidad para más de 1.800 empleados en Rueil-Malmaison en las afueras de París. En el edificio, se instalaron las siguientes soluciones:

 Medición de energía por zonas, por uso en cada zona y por energía.

 Doce medidores de temperatura en controladores de aire, producción de agua caliente y pisos con calefacción.

 172 medidores de energía eléctrica, 3 medidores de gas, 11 medidores de agua.

El objetivo del equipo de desarrollo consistió en reducir el consumo energético cuatro veces respecto de la infraestructura de la sede anterior y lograr un consumo de 80 KWh/m²/año, (244 KWh/m²/año es el consumo promedio de un edificio de oficinas en Francia) [14].

(32)

14 1.4. Norma NTE INEN 2506:09

En mayo del 2009, el INEN emitió la norma NTE INEN 2506:2009 bajo el identificativo de

“eficiencia energética en edificaciones: requisitos”. La norma tiene por objetivo establecer los requisitos para reducir a límites sostenibles el consumo de energía en un edificio, y, lograr que al menos una parte del consumo sea cubierto por energía de fuentes renovables. La norma se aplica a edificios de nueva construcción, y, a edificios cuyas modificaciones, reformas o rehabilitaciones sean superiores al 25% del envolvente del edificio, con algunas excepciones [16].

1.4.1. Requisitos específicos.

1.4.1.1. Aislamiento térmico en la envolvente del edificio.

Las edificaciones bien diseñadas y construidas deben moderar por si mismas los cambios meteorológicos exteriores, manteniendo las condiciones internas cerca de los niveles de confort usando solo la energía necesaria [17].

El aislante térmico es un material de baja conductividad térmica, usado en edificaciones para disminuir el flujo de calor. Aislar térmicamente un edificio consiste en lograr que sus elementos en contacto con el exterior aumenten su resistencia al paso del calor, lo que se consigue incorporando materiales aislantes en los elementos componentes de la envolvente [18].

El aislamiento se mide en valores de resistencia térmica o valores R, mientras más alto sea el valor R, mayor es la capacidad para resistir la transferencia de calor. La medida de la resistencia térmica, se expresa en m².°K/W (metro cuadrado y kelvin por vatio) según Sistema Internacional de Unidades (SI).

El comportamiento térmico de los materiales de construcción se caracterizan a través de su valor de transmitancia térmica (U), para casos generales el valor de la transmitancia térmica es la inversa de la resistencia térmica total del material de construcción.

Aislar térmicamente un edificio tiene los siguientes beneficios:

 Evita problemas de condensación de vapor de agua (mohos y eflorescencias, olor a humedad, etc.).

 Aporta condiciones de confort.

(33)

15

La envolvente de los edificios limitará adecuadamente la demanda energética necesaria para alcanzar el confort térmico en función de los parámetros expuestos en la Tabla 1.3.

Tabla 1. 3 Aislamiento térmico de la envolvente del edificio Requerimiento de norma NTE

INEN 2506:09 Descripción Clave para el cumplimiento

a) Clima y uso del edificio.

Las zonas climatológicas son una aproximación del entorno natural en el que se emplazará el edificio. Se ha agrupado al país en seis zonas térmicas de acuerdo al mapa proporcionado por el INHAMI.

Los factores dependientes del clima en que se ubica un edificio y que afectan el bienestar de los usuarios de un edificio son: la temperatura, humedad, radiación solar, vientos, nubosidad, y pluviometría [19].

El uso del edificio es un punto importante a tomar en cuenta, en base a este se puede establecer parámetros básicos de funcionamiento, consumo de recursos, etc.

Se puede hacer el uso de estrategias bioclimáticas, que estén orientadas al calentamiento pasivo en invierno o hacia el enfriamiento pasivo en verano. Se debe cuidar que las medidas que se tomen para favorecer la eficiencia energética del edificio en invierno sean reversibles en verano [20].

Además se debe realizar estudios de asolamiento que permitan evaluar la cantidad de radiación solar directa que se recibe, para esto se consideran, la cantidad de horas de sol, momentos en los que se recibe sol y cantidad de energía que incide.

b) Características de aislamiento e inercia, permeabilidad al aire y exposición a la radiación solar de materiales usados en la construcción de cubiertas, paredes y ventanas del edificio.

Las características de aislamiento e inercia en un edificio se ven reflejadas en elementos como muros, ventanas, cubiertas, etc.

El techo es la superficie que más energía recibe del sol y es por donde se pierde o se gana más calor si no se encuentra bien aislada.

Un buen aislamiento en los muros disminuye el ruido, evita las pérdidas de calor.

Los techos oscuros hacen que los materiales absorban más energía. El aislamiento térmico de una ventana depende de la calidad del vidrio y de la estructura del marco; el doble cristal reduce a la mitad la pérdida de calor, y también disminuyen las corrientes de aire.

Las pérdidas de calor se pueden controlar en parte a través de las características de aislamiento, como es el caso del vidrio doble (DVH) o doble Low-e, cuya capacidad aislante supera a los vidrios simples.

El nivel de asoleamiento a través de las superficies vidriadas y de la envolvente del edificio determina la ganancia térmica en su interior; en zonas climáticas frías se debe favorecer la incidencia de la radiación solar sobre las superficies vidriadas, mientras que en las zonas climáticas cálidas se debe usar elementos de protección sobre las superficies vidriadas [21].

Los marcos de las ventanas deben ser de madera, debido a que estos aíslan más, a diferencia de los marcos construidos de hierro o aluminio, que se caracterizan por su alta conductividad térmica y permiten el paso del frío o del calor [17]

Fuente: [Autores]

Optimización de radiación Solar [21]:

Zonas Frías

 Se debe almacenar la radiación solar en elementos macizos de materiales como hormigón, piedra o arcilla cuya inercia permita la acumulación de calor en la fachada. Este calor se restituye paulatinamente por convección y radiación en las horas nocturnas.

(34)

16

Zonas Cálidas

 Controlar la radiación directa mediante elementos constructivos de protección solar (aleros, persianas, pérgolas, batientes), superficies acristaladas con coeficientes de transmisión bajos para limitar los aportes energéticos externos. Se puede complementar con uso de textiles o protección vegetal.

 Disipar el calor con ventilación natural.

1.4.1.2. Adecuada forma y orientación del edificio.

El diseño del edificio tiene una enorme repercusión en su demanda energética, la forma de un edificio interviene de manera directa en el aprovechamiento climático del entorno, esto a través de dos elementos básicos: la superficie y el volumen; con relación a la superficie debido a los intercambios de calor entre el exterior y el interior (transmitancia y radiación), y, con relación al volumen debido a su relación directa con la capacidad del edificio de almacenar energía.

Tabla 1. 4 Adecuada forma y orientación de edificio Requerimiento de norma

NTE INEN 2506 Descripción Clave para el cumplimiento

Adecuada forma y orientación del edificio

La forma y proporción del edificio influye sobre [22]:

 La superficie de contacto con el exterior.- es afectada por la radiación solar y la exposición al viento, este es un indicador de las pérdidas o ganancias de energía interior hacia el exterior.  La resistencia frente al viento.- Cuanto

más grande es un edificio, mayor es la resistencia al viento.

 La situación de los huecos en la fachada y su tamaño.- permitirán una mayor ganancia solar y una reducción de la demanda energética.

 La orientación de la fachada y de las ventanas.- determina la captación de energía solar a través de las superficies de vidrio, y por ende la iluminación interior.

La orientación geográfica determina la exposición a la radiación solar y al viento, las mismas que afectan a la temperatura y humedad de los ambientes habitables de la edificación [21].

Se orientará la edificación de acuerdo a las necesidades de ganancia o protección solar y de ventilación, calidad de aire y aislamiento acústico.

La forma del edificio depende del clima de la región y el microclima derivado de la ubicación del edificio, se recomienda [21]:

 En climas cálidos y húmedos: formas elevadas, con grandes aberturas que faciliten la ventilación y la sombra del edificio.

 En climas cálidos y secos: es mejor la construcción compacta y pesada, con gran inercia térmica, para amortiguar las variaciones exteriores de temperatura.

 En climas fríos: los edificios deben ser compactos, bien aislados constructivamente y con reducidas infiltraciones de aire.

Para reducir al máximo las pérdidas de calor no deseadas, se recomienda minimizar la superficie de la envolvente. En climas cálidos se recomienda aumentar el factor de forma para perder calor por su envolvente.

Se puede limitar la radiación en verano mediante elementos de sombreamiento, u otras técnicas para que no se produzcan efectos de sobrecalentamiento.

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1.4.1.3. Iluminación eficiente.

La iluminación, es el sistema que representa el mayor consumo energético dentro de los edificios; en condiciones normales, la luz natural tiene que ser el primer y único sistema de iluminación en horas diurnas, en la mayor parte de las instalaciones. Las lámparas encendidas en muchas de las oficinas en horas del día pueden ser inútiles apagarlas puede aportar un importante ahorro económico y energético [23].

La iluminación debe satisfacer los aspectos cuantitativos y cualitativos demandados por el entorno, y, debe garantizar la comodidad visual del usuario. Para satisfacer estos aspectos, se necesita prestar atención a todos los parámetros que contribuyen al entorno luminoso.

1.4.1.3.1. Instalaciones de iluminación adecuadas a las necesidades de

sus usuarios y que cumplan con el RTE INEN-036.

Con respecto a la iluminación artificial las lámparas fluorescentes son más eficientes que las incandescentes, ofrecen un color más claro y brillante, poseen mayor durabilidad; a pesar de que su costo es un poco mayor con el paso del tiempo son más económicas por la cantidad de energía que ahorran, además disipan una cantidad muy reducida de calor, aprovechan el 95% de la electricidad para producir luz, mientras que las bombillas incandescentes aprovechan tan solo el 5%.

Para el diseño de la iluminación debe tomarse en cuenta los siguientes criterios:

 Distribución de luminancias.

 Iluminancias recomendadas en el área de la tarea (revisar apartado de caracterización y cuantificación de exigencias capítulo 2), iluminancia de entornos inmediatos, uniformidad.

 Deslumbramiento, apantallamiento contra el deslumbramiento, deslumbramiento molesto, reflexiones velantes y deslumbramiento reflejado.

 Direccionalidad, modelado, iluminación direccional de las tareas visuales.

 Aspectos de color, apariencia de color, rendimiento de color.

 Luz natural.

 Mantenimiento.

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modular, para uso con balastos electrónicos o electromagnéticos y de las LFC de construcción integral para uso con balasto electrónico [24].

Adicionalmente, regula el contenido de la etiqueta de consumo energético, a fin de prevenir los riesgos para la seguridad, salud, medio ambiente, y, prácticas que pueden inducir a un error a los usuarios. En Ecuador se permite únicamente la comercialización de LFC con etiquetas de desempeño energético de clase A y B [24].

El reglamento se encuentra dividido en los siguientes campos: 1. Objeto.

2. Campo de aplicación. 3. Definiciones.

4. Requisitos (Generales y Específicos). 5. Ensayos para evaluar la conformidad.

En la Figuras 1.3 y 1.6 se resume brevemente el campo 4 “requisitos generales y requisitos