Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales

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(1)N° tesis:. PROYECTO FIN DE CARRERA. Presentado a. LA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA. Para obtener el título de. INGENIERA ELÉCTRICA por. Ana María Ospina Sierra. METODOLOGÍA PARA MEJORAR LA EFICIENCIA ENERGÉTICA ACTUAL EN EDIFICIOS NO RESIDENCIALES Sustentado el día 15 de Junio de 2011 frente al jurado:. Composición del jurado -. Asesor:. Gustavo Andrés Ramos López, Profesor Asistente/ Universidad de Los Andes. -. Jurados:. Mario Alberto Ríos Mesías, Profesor Asociado /Universidad de Los Andes.

(2) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 2. Contenido 1 2. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 3 OBJETIVOS ................................................................................................................... 4 2.1 Objetivo General ...................................................................................................... 4 2.2 Objetivos Específicos ............................................................................................... 4 2.3 Alcance y productos finales ..................................................................................... 4 3 DESCRIPCIÓN DE LA PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO ....................... 4 4 MARCO TEÓRICO, CONCEPTUAL E HISTÓRICO ........................................................... 5 4.1 Marco Teórico .......................................................................................................... 5 4.1.1 Definiciones ...................................................................................................... 5 4.1.2 Panorama energético internacional y nacional................................................ 6 4.1.3 Green Building System (GBS) ............................................................................ 7 4.2 Marco Conceptual.................................................................................................... 8 4.2.1 Sistemas de clasificación Internacionales ........................................................ 9 4.2.2 Normatividad Colombiana.............................................................................. 12 4.3 Marco Histórico...................................................................................................... 19 4.3.1 GBS Internacional ........................................................................................... 19 4.3.2 GBS Nacional................................................................................................... 21 5 METODOLOGÍA PARA MEJORAR LA EE EN EDIFICIOS NO RESIDENCIALES ............... 22 5.1 Planteamiento........................................................................................................ 22 5.2 ECOs ....................................................................................................................... 33 6 CASO DE ESTUDIO: Edificio SD de la Universidad de los Andes ................................ 35 6.1 Inventario ............................................................................................................... 35 6.2 Análisis de ECOs para mejorar la EE ...................................................................... 41 6.3 Calculo de la rentabilidad/viabilidad de los ECOs ................................................. 49 7 VALIDACIÓN DEL TRABAJO ........................................................................................ 51 7.1 Metodología de prueba ......................................................................................... 51 7.2 Validación de los resultados del trabajo ................................................................ 52 8 DISCUSIÓN ................................................................................................................. 55 9 CONCLUSIONES.......................................................................................................... 57 10 AGRADECIMIENTOS ................................................................................................... 57 11 REFERENCIAS ............................................................................................................. 58 12 ANEXOS ...................................................................................................................... 60 12.1 Anexo 1: Contexto Internacional y Nacional ...................................................... 60 12.2 Anexo 2: LEED-EB: O&M..................................................................................... 79 12.3 Anexo 3: Descripción de los ECOs ...................................................................... 81 12.4 Anexo 4: ECOs para Colombia ............................................................................ 97 12.5 Anexo 5: Diseño del sistema fotovoltaico para el caso de estudio.................. 110.

(3) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 1. 3. INTRODUCCIÓN. Este proyecto de grado muestra el estado del arte y el planteamiento de una metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. La metodología es diseñada pensando en las necesidades actuales de Colombia en términos económicos y medioambientales. A través del documento se presenta una metodología que puede, en principio, ser aplicable a cualquier tipo de edificación no residencial, ya sea edificios dedicados a la salud, al comercio o instituciones educativas. Sin embargo, en este trabajo se realiza un acercamiento más profundo de lo que podría ser la metodología para una institución educativa. Los países desarrollados tienen una larga experiencia en la formulación de programas y en la implementación de acciones tendientes a mejorar la eficiencia energética. De acuerdo a la información suministrada por la OLADE, la Eficiencia Energética (EE) es un conjunto de acciones que permiten emplear la energía de manera óptima, incrementando la competitividad de las empresas, mejorando la calidad de vida, reduciendo costos y al mismo tiempo, limitando la producción de gases de efecto invernadero1. Estas acciones tienen como objetivo la concientización de todos los individuos sobre los beneficios de usar la energía racionalmente y promover el uso de equipos y tecnologías energéticamente eficientes para la industria, el comercio y los hogares. La EE debe ser considerada como el recurso más importante del que dispone un país para asegurar su abastecimiento energético. Entre los beneficios que aporta se destacan: a) Reducción de la vulnerabilidad del país por dependencia de fuentes energéticas externas; b) Reducción de costos de abastecimientos energético para la economía en su conjunto; c) Alivio de las presiones sobre los recursos naturales y los asentamientos humanos al reducirse la tasa de crecimiento de la demanda por energéticos así como de las presiones globales tales como las emisiones de CO2, causantes del calentamiento global; y d) Beneficios para las familias de bajos recurso. Con la metodología para mejorar la EE en edificaciones no residenciales, desarrollada en este proyecto, se busca tener un mejor marco de referencia hacia posibles trabajos realizados en la Universidad de los Andes en torno al manejo eficiente de la energía y a la incorporación de fuentes de energía renovables. Este proyecto muestra la aplicación de la metodológica desarrollada en un caso de estudio, donde, se recoge información energética del edificio Julio Mario Santo Domingo (SD) de la Universidad de los Andes y se realiza un estudio sobre cómo mejorar la Eficiencia Energética (EE) incluyendo el análisis de la incorporación de nuevas tecnologías y de fuentes de energía renovables que se podrían implementar en el edificio. El siguiente documento presenta de forma detallada como se realiza la metodología y su proceso de validación. Primero se plantean los objetivos a cumplir, luego se describe y se 1. OLADE –Organización Latinoamericana de Energía– Disponible en: http://www.olade.org.ec/coordinacioneficiencia-energetica. Consultado el 23 de Febrero del 2011..

(4) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 4. da la justificación de la problemática de trabajo. Posteriormente se da a conocer el marco teórico y conceptual de relevancia. Seguidamente, se muestra el trabajo realizado donde se planteo la metodología y se realizó un caso de estudio en el edificio Julio Mario Santo Domingo (SD) de la Universidad de los Andes y finalmente, se enmarcan los resultados y las conclusiones del trabajo realizado.. 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo General. Definir una metodología para el rediseño del sistema eléctrico en edificios no residenciales con el fin de mejorar la eficiencia energética.. 2.2 Objetivos Específicos 1. Revisar el estado del arte sobre metodología, normatividad, técnicas aplicadas en edificios no residenciales para usos eficientes de la energía en Colombia y el mundo, haciendo énfasis en sistemas eléctricos. 2. Plantear una metodología de rediseño de los sistemas eléctricos en edificios no residenciales existentes que permita hacer uso eficiente de la energía de acuerdo con límites usados en el ámbito mundial relacionados con la “etiqueta verde”. 3. Aplicar la metodología de rediseño en un caso de estudio de un edificio no residencial. 4. Realizar el análisis eléctrico de las mejoras viables que se pueden hacer en el caso de estudio para tener un máximo de Eficiencia Energética (EE).. 2.3 Alcance y productos finales El producto del trabajo realizado es una metodología, basada en estándares internacionales y adaptada para Colombia, que permite mejorar la eficiencia energética actual en edificaciones no residenciales, teniendo como soporte las leyes y normas vigentes para el país y la pertinencia del tema de eficiencia energética a nivel mundial. Adicionalmente, se ejecutó la metodología sobre un edificio no residencial tomado como caso de estudio. Como parámetros relevantes del proyecto de grado se consideran dos: la metodología, la cual, presenta un nivel de satisfacción deseado, y el caso de estudio en el edificio SD de la Universidad de los Andes, el cual presenta un nivel aceptable de satisfacción.. 3. DESCRIPCIÓN DE LA PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO. En la dinámica de la economía global, el uso racional y eficiente de energía ha evolucionado hacia la eficiencia energética como un concepto de cadena productiva,.

(5) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 5. dinámico, en permanente cambio de acuerdo con los nuevos enfoques del desarrollo sostenible en relación con la disminución de los impactos ambientales, el incremento de la productividad, el manejo eficiente de los recursos y su impacto en las organizaciones y en los procesos productivos2. En este contexto, una metodología que permita “etiquetar”, en cuanto a eficiencia energética, los edificios no residenciales es de vital importancia. A través de un sistema de “etiquetado verde” para edificaciones no residenciales se puede tener un amplio control del estado actual de le Eficiencia Energética (EE) en el país. Con esta metodología, no solo se podría llegar al desarrollo de una “etiqueta verde” para edificios no residenciales, sino también, permitiría que los propietarios de dichas edificaciones tengan un asesoramiento en torno a los cambios que deben hacerse en estos edificios para poder llegar a un máximo de EE de una forma viable y rentable al corto plazo. Esta metodología planteada puede tener un impacto social importante en el país, puesto que, mejorar la EE permitiría mejorar muchos aspectos en torno a la economía y al impacto ambiental que actualmente tiene los edificios en Colombia. Esta metodología se puede convertir en un mecanismo que permite asegurar el abastecimiento energético, la competitividad de la economía nacional, la protección del consumidor, la protección del medio ambiente y la promoción de fuentes de energía no convencionales como un asunto de interés social, público y de conveniencia nacional, de acuerdo con lo establecido en la Ley 697 del 2001.. 4. MARCO TEÓRICO, CONCEPTUAL E HISTÓRICO 4.1 Marco Teórico 4.1.1 Definiciones. Para empezar a describir el marco teórico en el que se desarrolla este proyecto, primero se dan las definiciones específicas de los términos más importantes que se trataran a lo largo del trabajo definidas en la Ley 697 del 2001 [1], los cuales son: URE: Es el aprovechamiento óptimo de la energía en todas y cada una de las cadenas energéticas, desde la selección de la fuente energética, su producción, transformación, transporte, distribución, y consumo incluyendo su reutilización cuando sea posible, buscando en todas y cada una de las actividades, de la cadena el desarrollo sostenible. Uso eficiente de la energía: Es la utilización de la energía, de tal manera que se obtenga la mayor eficiencia energética, bien sea de una forma original de energía 2. PROURE. Capitulo 2: Programa de Uso Racional y Eficiente de Energía y Fuentes No convencionales en Colombia – PROURE. 2.1 Enfoque. Página 14..

(6) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 6. y/o durante cualquier actividad de producción, transformación, transporte, distribución y consumo de las diferentes formas de energía. Desarrollo sostenible: Se entiende por desarrollo sostenible el que conduzca al crecimiento económico, a la elevación de la calidad de la vida y al bienestar social, sin agotar la base de recursos naturales renovables en que se sustenta, ni deteriorar el medio ambiente o el derecho de las generaciones futuras a utilizarlo para la satisfacción de sus propias necesidades. Aprovechamiento óptimo: Consiste en buscar la mayor relación beneficio-costo en todas las actividades que involucren el uso eficiente de la energía. Eficiencia Energética: Es la relación entre la energía aprovechada y la total utilizada en cualquier proceso de la cadena energética. Fuentes convencionales de energía: Para efectos de la presente ley son fuentes convencionales de energía aquellas utilizadas de forma intensiva y ampliamente comercializadas en el país. Fuentes no convencionales de energía: Para efectos de la presente ley son fuentes no convencionales de energía, aquellas fuentes de energía disponibles a nivel mundial que son ambientalmente sostenibles, pero que en el país no son empleadas o son utilizadas de manera marginal y no se comercializan ampliamente. Todos estos términos se enmarcan en el contexto del marco del desarrollo sostenible y respetando la normatividad vigente sobre medio ambiente y los recursos naturales renovables.. 4.1.2 Panorama energético internacional y nacional En el Anexo 1 se presenta el contexto energético internacional y nacional. En este se describe la situación energética en tres aspectos: i) consumo de energéticos, ii) proyecciones de la demanda y iii) uso de energías renovables. En torno al primer aspecto, en el anexo, se describe la situación para el petróleo, gas natural y carbón. Se eligieron estos tres energéticos porque son los que tienen una mayor demanda en el consumo actual. Se observo que el abastecimiento energético depende en gran medida de éstos y que por su naturaleza no renovable es necesario hacer uso masivo de otras formas renovables de energía. En la proyección de la demanda analizada se observa como el crecimiento de consumo actual es alarmante. Las tendencias actuales continuarán en los próximos 25 años como se muestra en la Figura 4.1.2.1. Finalmente, el tercer aspecto explora el uso de las energías renovables en el mundo y en Colombia. Acá se pude ver como aunque mundialmente las técnicas han avanzado y que su utilización se está realizando a gran escala, en Colombia, las experiencias en energías renovables no han sido muy exitosas, y teniendo en cuenta la actualidad del tema y su importancia, es una gran oportunidad para que, en busca de mejorar la Eficiencia Energética en Colombia, se incentive la incorporación de las energías renovables y el uso activo de medidas de ahorro energético en las edificaciones colombianas..

(7) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 7. 3. Figura 4.1.2.1. Tendencia de crecimiento del consumo energético mundial hasta el 2030 .. 4.1.3 Green Building System (GBS) Después de observar el panorama energético internacional y nacional se explora el concepto de Green Building Systems (GBS), puesto que, este proyecto de grado busca dar una introducción a lo que puede ser una metodología para poder hacer que construcciones existentes tengan este concepto incorporando mejoras que representarán un beneficio potencial a corto y largo plazo. Green Building o Construcción Verde es un enfoque para la construcción y puede describirse como una integración energética y medioambiental. Las técnicas de Green Building incluyen la orientación de las ventanas, el uso de los ventiladores de techo, las superficies de colores claros y persianas, los artefactos eléctricos y de iluminación que contribuyen al ahorro de energía, la reducción de la contaminación y el calentamiento solar del agua [8]. Aún existe una gran confusión con respecto a lo que significa la construcción verde. Para la mayoría de los expertos, existen cinco características principales que la definen: Contar con una selección del lugar o "footprint" más compatible con el medio ambiente. Utilizar diseños y materiales para los artefactos de iluminación, calefacción y aire acondicionados que contribuyan al ahorro energético. Reducir el consumo de agua en el hogar por medio del uso de instalaciones de flujo bajo. Promover un ambiente saludable con aire puro en espacios cerrados Hacer hincapié en la importancia de la reducción de los desechos y la conservación de materiales al utilizar productos sostenibles en el diseño y la construcción.. 3. Fuente: Schneider Electric.Eficiencia energética..

(8) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 8. La construcción verde o sostenible consiste en la práctica de crear modelos de construcción, renovación, manejo, mantenimiento y demolición más saludables y más eficientes en cuanto al consumo de recursos [8]. Los elementos de la construcción verde son: Las fuentes de eficiencia energética y energía renovable. La administración del agua. La reducción de los desechos. Especificaciones y materiales de construcción preferentemente ecológicos. Este trabajo se centra en el uso de fuentes de eficiencia energética y energía renovable para edificios no residenciales existentes. La energía en forma de electricidad, el petróleo y el gas se utiliza en los edificios para los sistemas operativos tales como aire acondicionado, calefacción, ventilación, iluminación y transporte vertical, que son esenciales para garantizar la seguridad y el confort de los ocupantes del edificio. Estos sistemas representan el 70 al 80% de la energía total consumida en los edificios. Los costos de energía representan aproximadamente entre 30 y 40% del costo total de operación de un edificio típico [9]. Por lo tanto, como los precios de la energía se disparan, los propietarios de edificios y los operadores están recurriendo en mayor medida a la gestión de la energía para recortar sus costos operativos globales. La Gestión de la energía incluye la mejora de la eficiencia energética de los sistemas de construcción y conservación de la energía, reduciendo el desperdicio de energía, que con base en la experiencia pasada, es capaz de ahorrar hasta un 30% del costo anual de energía de los edificios [15]. Además, en la mayoría de los países, la electricidad, que es una de las principales formas de energía utilizada en edificios, se genera utilizando combustibles fósiles como el petróleo, el gas y el carbón. Estos combustibles fósiles no son renovables y también, durante la combustión emiten dióxido de carbono, que contribuye al calentamiento global. Puesto que los edificios generalmente representan más de un tercio del consumo energético total de un país, las agencias de gobierno de muchos países también están promoviendo la gestión de la energía como un medio para controlar los recursos energéticos y las emisiones ambientales. Dentro de este contexto se enmarca la importancia de una metodología que permita mejorar la eficiencia energética en edificios no residenciales.. 4.2 Marco Conceptual Dentro del marco conceptual se presenta la revisión bibliográfica realizada en torno a los sistemas de clasificación de Green Building Systems (GBS). Los sistemas de clasificación mostrados en esta sección son internacionales y dan una visión de los parámetros que debería seguir una metodología de clasificación para un “etiquetado verde” de edificaciones no residenciales para Colombia. Primero se enmarca el contexto.

(9) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 9. internacional mostrando los sistemas de clasificación y posteriormente se da el contexto de la normatividad colombiana en torno a este aspecto.. 4.2.1 Sistemas de clasificación Internacionales En cuanto a los sistemas de clasificación internacionales para edificios no residenciales se tomaron como referencia, principalmente, los sistemas de clasificación estadounidenses LEED, Green Globes y ENERGY STAR. El número de los sistemas de clasificación se ha incrementado puesto que el mercado de los edificios verdes ha crecido considerablemente. Inicialmente los sistemas de clasificación que sirven para verificar y cuantificar los pilares sostenibles de diseño y construcción fueron vistos como un costo irrecuperable e innecesario, y ahora son vistos como una guía, herramientas de marketing, y una manera de reducir los costos operativos [8]. A continuación se describen los tres sistemas de clasificación mencionados anteriormente. 1. ENERGY STAR para edificios y plantas: este es un programa voluntario de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) y del Departamento de Energía (DOE) puesto en marcha en 1995. Las calificaciones se otorgan en base exclusivamente en la eficiencia energética, a pesar de tener buenas herramientas para el seguimiento del uso del agua. Después de implementar las mejoras en eficiencia energética se espera un año de funcionamiento del edificio nuevo o existente y se toma un punto de referencia con una base de datos de uso real de energía de edificios similares. Edificios con un 25% de eficiencia energética pueden optar a la etiqueta ENERGY STAR. Los documentos de construcción de edificios diseñados para cumplir los requisitos ENERGY STAR pueden ganar la etiqueta ENERGY STAR. Sin embargo, es necesario recopilar datos por un año antes de que el edificio completo pueda obtener esta etiqueta [8]. 2. Green Globes: fue originalmente desarrollado por una empresa privada canadiense junto con BREEAM del Reino Unido (BRE Método de Evaluación Ambiental) como punto de partida. En 2004, se fundó Green Building Initiative® (GBI) en Oregón como una organización sin ánimo de de lucro y se adquirió la licencia para promover y desarrollar Green Globes en los Estados Unidos. Los puntos se conceden en una serie de categorías similares a las presentadas en la Tabla 4.2.1.1. Los proyectos se califican como un porcentaje de puntos conseguidos, sobre una base de 1000 puntos totales. Green Globes tiene un sistema de clasificación para la nueva construcción y reformas importantes (NC) y para la mejora continua de los edificios existentes (CIEB). Pueden calificar para esta la certificación proyectos residenciales, comerciales y multifamiliares [8]. 3. LEED: El LEED (Liderazgo en Energía en Diseño Ambiental) es un sistema de clasificación de Edificios Verdes desarrollado por Green Building Council de Estados.

(10) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 10. Unidos (USGBC). El programa piloto de lo que hoy es LEED para Nueva Construcción y Grandes Reformas (LEED-NC) se puso en marcha en 1998 [8]. En 2009, la familia de sistemas de clasificación LEED creció hasta tener programas de certificación como lo son: LEED-NC, LEED para edificaciones existentes: Operación y mantenimiento (LEED EB: O&M), LEED para interiores comerciales, LEED para interior y exterior (core & shell), LEED para colegios, LEED para ventas al por mayor, LEED para la salud. LEED para los hogares, LEED para el entorno de desarrollo. La Tabla 4.2.1.1 muestra los tipos de categorías consideradas en la calificación del desempeño de construcciones para los tres sistemas de clasificación descritos. Tabla 4.2.1.1. Tipos de categorías considerados en la calificación del desempeño de construcciones para ENERGY STAR, Green Globes y LEED [8]. ENERGY STAR para construcciones y plantas Selección de lugar y desarrollo Eficiencia Energética Conservación del agua Material y eficiencia de los recursos Cubierta de calidad ambiental Categorías adicionales. X. Green Globes. LEED. X. X. X. X. X. X. X. X. X Gestión de proyectos; Emisiones. X Innovación en el diseño; Prioridad regional. Después de la descripción general de cada uno de los sistemas de clasificación se muestra algunas comparaciones en diferentes aspectos de estos sistemas [8]. Debido a ENERGY STAR utilizan referencias del uso energía de un edificio real en contra de una base de datos existente de edificios similares, en lugar de, realizar la comparación contra un modelo computacional de uso de la energía, sólo los tipos de construcción para los que existe una base de datos adecuada del uso de energía que puede beneficiarse del programa ENERGY STAR. Esta restricción no afecta programas de clasificación como Green Globes o el LEED. ENERGY STAR es una marca reconocida asociada a la eficiencia energética. Más de 1 mil millones de pies cuadrados de espacio comercial se ganaron la etiqueta ENERGY STAR antes de finales de 2008. Considerando que un diseño puede adquirir la etiqueta Designed to Earn (diseñado para ganar) de ENERGY STAR, los edificios obtienen la etiqueta ENERGY STAR después de un año de ocupación, basados en el uso real de energía, cumpliendo ciertos requisitos de eficiencia energética. En cambio, Green Globes y LEED evalúan el diseño y construcción sostenible integral, esto involucra la evaluación de muchos aspectos además de la eficiencia energética. LEED es el sistema de calificación más viejo y más establecido, pero Green Globes domina en términos del número de proyectos certificados..

(11) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 11. LEED ha establecido claramente su posición dominante para la evaluación integral de construcción en los Estados Unidos. Dada la cantidad de tiempo que se necesita para diseñar y construir algunos proyectos comerciales, Green Globes es un sistema de clasificación relativamente nuevo. No hay manera de predecir si o cómo el mercado puede cambiar a medida que madura Green Globes. Aunque los objetivos de Green Globes y del LEED comparten el mismo valor para el rendimiento de los equipos, ambos sistemas de clasificación tienen enfoques diferentes para la incorporación del análisis del ciclo de vida (life-cycle analysis - LCA). Green Globes ofrece una herramienta calculadora de LCA para ayudar a los diseñadores a comprender el impacto ambiental desde la compra hasta el final de la vida útil de los equipos. Esta herramienta es gratuita para todos, y se incorpora en el Green Globes para nuevas construcciones (Green Gobles for New Construction) a principios de 2010. En cuanto a la certificación LEED, en 2004, el USGBC formó un grupo de trabajo para determinar cómo integrar el análisis del ciclo de vida en el sistema. Con el lanzamiento de LEED de 2009, los puntos fueron ponderados para premiar a las medidas relacionadas con el LCA. Sin embargo, no hay un método establecido para calcular el LCA el sistema de calificación LEED. Otra diferencia entre los dos sistemas es que LEED tiene requisitos obligatorios que deben cumplirse para poder optar a la certificación, la intención de estos requisitos es asegurar que los objetivos específicos sostenibles se cumplan y lograr beneficios. Green Globes no tiene medidas obligatorias, aunque sí requiere un número mínimo de puntos que deben obtenerse en cada categoría. Como la más antigua y más conocida entre los sistemas de calificación de edificaciones sostenible, LEED ha sido objeto de críticas en los últimos años. La primera orientada a una falta de integración del LCA, el cual se cree que será incluido en futuras versiones del sistema de clasificación. Otra está relacionada con el hecho de que un edificio no necesariamente tienen que ser eficiente para recibir la certificación, un defecto que se ha solucionado en versiones posteriores del LEED. Otra acusación contra el sistema LEED es que puede ser adquirida la certificación aplicando a los puntos que son más fáciles de conseguir, pero no benefician al medio ambiente en proporción al valor de un punto. En un esfuerzo por abordar este problema, el USGBC aumentado el número total de puntos de 69 a 110 y los créditos reponderados para reflejar las prioridades ambientales LEED en 2009. La Tabla 4.2.1.2 muestra los sistemas de puntos de los tres sistemas de clasificación explicados. En la tabla se pueden observar los puntos que se deben adquirir para poder obtener la certificación de estos sistemas. La última característica a analizar de los sistemas de clasificación seleccionados es el costo de cumplimiento. Los costos administrativos de ENERGY STAR son bajos y no hay cuotas de inscripción o certificaciones. La eficiencia energética se evalúa sobre la base de un año de facturas de servicios públicos. Los costos de tiempo incluyen la recolección de los proyectos de ley y entrar los datos a una herramienta en línea. Los gastos de.

(12) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 12. administración de otras actividades necesarias son los generados por el tiempo de un ingeniero para confirmar el cumplimiento del edificio con la calidad del aire interior y las normas de otras referencias. Los costos fijos para cada sistema de clasificación se muestran en la Tabla 4.2.1.3. Muchos de los costos adicionales de construcción para la certificación son difíciles de comparar, por varias razones. Para Green Globes y LEED, que incluyen los créditos diferentes que pueden ser seleccionadas dentro de cada uno de los sistemas de calificación y la variedad de proyectos en términos de complejidad de diseño, tamaño, mercado de la construcción, y otras variables lo cual hace una comparación de costos directos problemática. Dependiendo de las opciones a cabo, un modelo energético, una simulación por computador de uso de energía previsto basado en el diseño del edificio, es generalmente necesario. El costo de este servicio varía según el tamaño del proyecto, la complejidad y otros factores. Tabla 4.2.1.2. Sistema de puntos para ENERGY STAR, Green Globes y LEED. ENERGY STAR. Green Globes. LEED. Niveles de certificación. 1. 4. 4. Puntos totales disponibles Puntos mínimos requeridos para la certificación. 100-points scale 75 o más. 1000 35% de los puntos aplicables en el proyecto. 110 40 puntos más los prerrequisitos obligatorios. N/A. Si. No. Puntos mínimos por categoría?. Tabla 4.2.1.3. Precios de registro y certificación para nuevas construcciones. ENERGY STAR Registro (Miembros) Registro (No miembros). 0. Green Globes Subscripción al software por 5 años: $500. $ 900. N/A. Igual que para miembros. $ 1.200. Evaluación y certificación (Miembros). 0. Evaluación y certificación (No miembros). Igual que para miembros. LEED. Para menos de 50000 SF: $7000 para edificios de 100000 $2250 50000 a 500000 SF: SF hasta $15000 para edificios $0.045/SF Más de 500000 SF: de más de 500000 SF $22500 Para menos de 50000 SF: $2750 50000 a 500000 SF: $0.055/SF Más de 500000 SF: Igual que para miembros $27500. Para el presenta proyecto se tomo como referencia el sistema de clasificación de GBS, LEED. Se realizó esta elección por las características descritas anteriormente y porque es un sistema que ya tiene un grado de participación alto mundialmente y actualmente en Colombia existen edificaciones con esta certificación, como se mostrará más adelante en el marco histórico.. 4.2.2 Normatividad Colombiana La normatividad existente en el ámbito de la Eficiencia Energética (EE) es bastante amplia aunque no es utilizada mundialmente como se esperaría. A continuación se describe como es la normatividad en EE para Colombia..

(13) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 13. Mediante Decreto 2119 del 29 de diciembre de 1992, se transformó a la Comisión Nacional de Energía en la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME) dándole la calidad de Organismo con carácter de Unidad Administrativa Especial. Con la promulgación de la Ley 143 de 1994, se complementó lo relacionado a la naturaleza jurídica, funciones, autonomía, funcionamiento, recursos presupuestales y régimen de personal4. El objetivo de la UPME es plantear en forma integral, indicativa, permanente y coordinada con las entidades del sector mineroenergético, tanto entidades públicas como privadas, el desarrollo y aprovechamiento de los recursos energéticos y mineros, producir y divulgar la información minero energética requerida5. Para la realización de este objetivo la UPME cuenta con el Sistema de Información Minero Energético Colombiano (SIMEC). Este se compone de los siguientes módulos: Sistema de Información Minero Colombiano (SIMCO), Sistema de Información Eléctrico Colombiano (SIEL), Sistema de Información de Petróleo y Gas (SIPG), Sistema de Información Ambiental Minero Energético (SIAME) y Sistema de Información de Eficiencia Energética y Energías Alternativas (SI3EA)6. Para efectos de este proyecto es de gran interés el SI3EA. Para la generación eléctrica en Colombia hay unas normas generales (leyes 142 y 143 de 1994) en conjunto con las actividades de transmisión, distribución y comercialización, regidas por la neutralidad tecnológica para beneficiar a los usuarios; por tanto, no es viable usar fuentes renovables, con las tecnologías de hoy, mientras sus costos se mantengan sustancialmente mayores que los de las fuentes convencionales (agua, gas, diesel y carbón). El problema radica en que los costos de inversión no son competitivos, mientras que los de administración, operación y mantenimiento sí lo son7. La Ley 697/01, sobre Uso Racional de Energía, define como propósito nacional avanzar hacia la utilización de fuentes renovables en pequeña escala y, particularmente, apoya la investigación básica y aplicada para que, con el tiempo, se reduzcan costos y se amplíe la capacidad de energías como la eólica, la solar, la geotérmica o la de biomasa. La Ley 788/02 exime del impuesto a la renta las ventas de energía con fuentes renovables, durante quince años, si se obtienen los certificados de reducción de emisiones de carbono previstos en el Protocolo de Kioto, los cuales generan ingresos a los empresarios. El 50% de estos ingresos tiene que destinarse a programas de beneficio social para gozar de la exención del impuesto. En Colombia existe la posibilidad de que empresas manufactureras que se abastecen de energía eléctrica puedan vendar sus excedentes al mercado si su fuente es renovable sin distinción sobre la tecnología utilizada (Ley 1215/08). También se ha propuesto que la Comisión de Regulación de Energía y Gas (Creg) sea más flexible en el acceso al cargo por 4. http://www.upme.gov.co/index.php?option=com_content&view=article&id=62&Itemid=48 http://www.upme.gov.co/index.php?option=com_content&view=article&id=64&Itemid=82#4 6 http://www.simec.gov.co/ 7 Luis Ignacio Betancur. Abogado, especialista en economía. Consultor independiente. Colombia. Energías renovables: marco jurídico en Colombia. Septiembre del 2009. 5.

(14) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 14. confiabilidad –que estimula nueva generación– a la generación renovable. En todo caso, sin dinero público la tarifa se incrementaría. Aunque a primera vista la gente en general es “proverde”, difícilmente pagaría sobreprecios para la conservación de la naturaleza. Hablando en términos específicos de la normatividad que rige a Colombia, en este trabajo se abordara el Programa de Uso Racional y Eficiente de energía y fuentes no convencionales (PROURE). El PROURE es un programa nacional que busca constituirse como uno de los mecanismos de mayor impacto e importancia que permite asegurar el abastecimiento energético, la competitividad de la economía nacional, la protección del consumidor, la protección del medio ambiente y la promoción de la fuentes energéticas no convencionales como un asunto de interés social, público y de conveniencia nacional, de acuerdo con lo establecido en la ley. Dentro de este marco, el PROURE establece un plan de acción al 2015 con visión 2020 en donde el periodo entre el 2015 y el 2020 corresponde a una segunda fase del plan, con estrategias y acciones que deben desarrollarse mediante la concentración de los alcances y establecimiento de los compromisos con los actores tanto públicos como privados para lograr los impactos esperados en productividad, competitividad, disminución de la intensidad energética, disminución de los impactos ambientales, el mejoramiento de la calidad de vida y en el acceso de fuentes limpias y renovables para todos los ciudadanos8. El PROURE se basa en la Ley 697 de 2001 mediante la cual se fomenta el uso racional y eficiente de la energía, se promueve la utilización de energías alternativas y se dictan otras disposiciones y es un plan de acción que va del 2010 al 2015. El informe final del PROURE, sobre el cual se baso este proyecto, surge a raíz de la consultoría para la formulación estratégica del plan de uso racional de energía y de fuentes no convencionales de energía 2007-2025 realizado por el Consorcio Bariloche – BRP y entregado en Junio 15 del 2007. El PROURE es diseñado tomando como referencia esta consultaría y a la luz de la Ley 697 de 2001. “La priorización y enfoque de las estrategias, subprogramas y líneas de acción del programa de Uso Racional y Eficiente de Energía PROURE se orientan fundamentalmente a la disminución de la intensidad energética, al mejoramiento de la eficiencia energética de los sectores de consumo y la promoción de las fuentes no convencionales de energía, en función de la identificación de los potenciales y la definición de metas por ahorro energético y participación de las fuentes y tecnologías no convencionales en la canasta energética del país”9. El PROURE plantea como se deben aplicar gradualmente los subprogramas y acciones para que toda la cadena energética esté cumpliendo permanentemente con los niveles mínimos de eficiencia energética y sin perjuicio de lo. 8 9. PROURE. Objetivos y Alcance, pagina 16. PROURE pagina 1 Panorama energético nacional.

(15) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 15. dispuesto en la normatividad vigente sobre medio ambiente y los recursos naturales renovables. El plan de acción del PROURE, se estructura en cuatro etapas fundamentales para su ejecución. La primera etapa corresponde con la creación de las condiciones de carácter institucional, la segunda es la etapa de impulso a los Subprogramas Estratégicos, la tercera es la etapa de condiciones para el desarrollo de subprogramas y proyectos, y finalmente viene la etapa de impacto y sostenibilidad. Al final del PROURE se deben haber alcanzado tres metas, las cuales son: 1. Eficiencia Energética: En 2008 el consumo final de energía en el país fue de 242.575 Tcal, de las cuales el 15,3% corresponde a energía eléctrica y el restante 84,7% en otros energéticos (derivados del petróleo, carbón, biocombustibles, biomasa, etc). En 2008 el consumo final de energía eléctrica fue de 37.079 Tcal o 43.116 GWh, lo cual corresponde al 15,3% del consumo final de energía. Al 2015 la UPME estima un consumo de energía eléctrica de 66.906 GWh y un potencial de ahorro de 13.515 GWh (20.2%) y en consecuencia, de acuerdo con la ejecución del plan de acción se establece una meta de ahorro de 9.900 GWh (14.8%). Dicha meta equivale a un ahorro de 2.26% sobre el total del consumo final de energéticos, si se mantiene la participación del 15,3% de energía eléctrica en 2015. La Tabla 4.2.2.1 muestra los potenciales y metas de ahorro en energía eléctrica del programa de eficiencia energética a 2015 [10]. Tabla 4.2.2.1. Potenciales y metas de ahorro en energía eléctrica [10].. Se estima un potencial de ahorro total en energía eléctrica a 2015 del 20,2% y una meta de ahorro de energía eléctrica en un escenario alto de 14,8%, en un escenario medio de 10,1% y en un escenario bajo de 5,1%. El escenario alto de meta incluye los subprogramas estratégicos de capacitación y etiquetado, más la aplicación de los subprogramas sectoriales prioritarios más representativos en función de las variables de mercado [10]. En 2008 la participación de otros energéticos fue de 84,7%, lo cual corresponde a 205.496 Tcal con una meta de ahorro del 0,81%. Dicha meta estimada considera solo medidas en los sectores residenciales (hornillas eficientes) e industrial (combustión y calderas), ya.

(16) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 16. que, no existe información para estimar metas de ahorro en el sector comercial, público y servicios. La meta así estimada, equivale a un ahorro de 0,69% sobre el total del consumo final de energéticos si se mantiene la participación del 84,7% en 2015, como se muestra en la Tabla 4.2.2.2. Tabla 4.2.2.2. Metas de ahorro en otros energéticos [10].. 2. Metas de participación de las Fuentes No Convencionales: En relación con las Fuentes No Convencionales de Energía (FNCE), Colombia posee gran cantidad de recursos energéticos renovables identificados preliminarmente que requieren de mayor definición y estudio. No obstante, la UPME y el IDEAM han elaborado en los últimos años, el Atlas de Radiación Solar de Colombia y el Atlas de Viento y Energía Eólica de Colombia. En el año 2008 la participación en el consumo final de energía de energéticos renovables fue de 6,5% en biocombustibles, 10,4% en bagazo y 20,6% en la utilización de leña, con base en las estimaciones preliminares de inventarios y potenciales de los recursos energéticos renovables y su participación en el mix nacional. Para el 2015 se propone como meta global, un incremento en la participación de las FNCE en la canasta energética total del 5% de los cuales 4% en el uso de la biomasa y biocombustibles para aplicaciones térmicas y transporte y el 1% restante en energía eléctrica [10] (Figura 4.2.2.1).. Figura 4.2.2.1. Meta global de participación de las FNCE [10].. La participación del 1% en energía eléctrica, corresponde con una meta del 3.5% de participación en el SIN, compuesta por el 1.5% de capacidad actual instalada por generación eléctrica con residuos de biomasa, plantas hidroeléctricas menores de 10 MW y el parque eólico de Jepirachi interconectados al SIN, mas el 2% adicional, de acuerdo con escenarios basados en los resultados de estudios de empresas del sector y universidades y criterios adicionales relacionados con la seguridad energética, competitividad del país en.

(17) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 17. los mercados internacionales por la variable ambiental y curva de aprendizaje de las tecnologías. Al 2020 se espera una participación de la capacidad instalada de 6.5% del total, de acuerdo con tendencia en la disminución de costos de las tecnologías, las estrategias y los estudios y planes de los actores del sector energético, específicamente de los generadores de energía eléctrica. La Tabla 4.2.2.3 muestra las metas de participación de tecnologías de FNCE en la generación de energía eléctrica en el SIN del país a 2015 y 2020. Tabla 6. Metas de participación de las Fuentes No Convencionales de Energía en el Sistema Interconectado Nacional a 2015 y 2020 [10].. La capacidad instalada para generación eléctrica en las Zonas No Interconectadas es de 118 MW, de los cuales el 108,5 MW instalados corresponden a la generación con plantas Diesel y el restante corresponde a generación con PCH’s y Sistemas fotovoltaicos. La meta propuesta al 2015 en ZNI es del 20% compuesta por el 8% de capacidad instalada actualmente más el 12% por desarrollos con energía eólica, biomasa, PCH´s y energía solar. A 2020 la meta de participación de las FNCE en las ZNI será del 30%. Otros indicadores de eficiencia son la intensidad eléctrica y el consumo per capital de energía, el primero a 2008 es de 153,78 kWh/M col $ constantes de 2000 y el segundo de 5,39 Gcal/habitante. 3. Indicadores para la gestión y seguimiento de las metas: En la Tabla 7 de [10] se organizan los indicadores por medio de los cuales se medirán los resultados alcanzados por el PROURE en dos grupos principales: el primer grupo incluye la intensidad energética, el consumo per capital, y la participación sectorial a nivel país o sub-sectorial en el sector industrial y en un segundo grupo la participación de energéticos tanto a nivel nacional como por sectores. Estos indicadores se deben evaluar cada 5 años, con el fin de ajustar los potenciales y las metas correspondientes. La UPME sería la entidad encargada de realizar seguimiento y evaluación permanente. Además es necesario crear en los próximos cinco años nuevos indicadores sustentados en la caracterización y medición de los diferentes sectores de consumo, con el fin de incorporar nuevas variables de seguimiento y control para el programa como soporte para la formulación y seguimiento de los subprogramas y acciones en contexto de una matriz de eficiencia energética [10]..

(18) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 18. Los planes de acción para el PROURE se organizan en subprogramas estratégicos y subprogramas sectoriales. Los subprogramas estratégicos son seis y son los siguientes: 1. SPE 1: Fortalecimiento institucional. 2. SPE 2: Educación y fortalecimiento de capacidades en investigación, desarrollo tecnológico e innovación – I+D+i – y gestión del conocimiento. 3. SPE 3: Estrategia financiera e impulso al mercado. 4. SPE 4: Protección al consumidor y derechos a la información. 5. SPE 5: Gestión y seguimiento de potenciales, metas e indicadores 6. SPE 6: Promoción del uso de Fuentes No convencionales de Energía. En cuanto a los subprogramas sectoriales el PROURE enfatiza en el sector residencial, industrial, comercial, público y de servicios, transporte y otros. De cada uno se evalúan aspectos como el potencial de ahorro, las metas de ahorro, los indicadores y lo subprogramas prioritarios. La realización de este proyecto se justifica en el subprograma estratégico SPE 4: Protección al consumidor y derecho a la información en la línea de acción E-4i: Crear el sello de excelencia energética en concordancia con la etiqueta de Eficiencia Energética y el sello ambiental Colombiano10. En cuanto a los subprogramas sectoriales son de interés para este proyecto el sector industrial y el sector comercial, público y de servicios. Dentro del sector industrial las líneas de acción son: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.. Optimización del uso de la energía eléctrica para fuerza motriz. Optimización del uso de calderas. Eficiencia en iluminación. Gestión de la energía en la industria. Cogeneración y autogeneración. Uso racional y eficiente de la energía en Pymes. Optimización de procesos de combustión. Optimización de la cadena de frio en el sector industrial.. Dentro del sector comercial, público y servicios las líneas de acción son: 1. Difusión sobre tecnologías y buenas prácticas en sistemas de iluminación, refrigeración y aire acondicionado en el sector comercial, público y servicios. 2. Caracterización, gestión de indicadores y asistencia técnica del sector comercial, público y servicios. 3. Actualización tecnológica en alumbrado público.. 10. PROURE. Tabla 8: Matriz de priorización de Subprogramas estratégicos. Página 35..

(19) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 19. Con base en estas líneas de acción para los dos sectores se desarrollará la metodología para mejorar la eficiencia energética en edificios no residenciales. En la metodología se busca plantear puntos que sirvan como referencia para poder ir alcanzando estas líneas de acción.. 4.3 Marco Histórico En el marco histórico, para este proyecto, se muestra como se ha avanzado en las construcciones verdes (Green Building Systems – GBS–) en el mundo y en Colombia para de esta forma tener un contexto más amplio de las dimensiones de este tema.. 4.3.1 GBS Internacional Como el sistema de clasificación elegido es LEED Existing Building: Operation & Maintenance se realiza una revisión bibliográfica de las construcciones verdes (GBS) con este tipo de certificación. Se encontró que la gran mayoría se encuentran en Estados Unidos y España. En varios lugares del mundo donde cuentan con esta certificación la obtuvieron después de obtener la de LEED NC. La aplicación de cualquiera de las certificaciones LEED, pero en especial de la LEED O&M, permite importantes ahorros de energía, agua y residuos y mejora la calidad de vida de los ocupantes. El certificado LEED reúne un conjunto de estándares que permiten evaluar el grado de sostenibilidad de un inmueble. Las viviendas, oficinas, restaurantes o supermercados con este certificado son cada vez más numerosos, sobre todo en Estados Unidos (EE.UU.), origen del sistema. El Consejo de Edificios Verdes de este país (USGBC en sus siglas en inglés), creador del certificado en 1998, asegura que abarcan más de 14.000 proyectos en una treintena de países de todo el mundo [8]. El sistema LEED, acrónimo en inglés de "Liderazgo en Diseño Energético y Ambiental", evalúa el acabado de un edificio según seis criterios principales: sostenibilidad, eficiencia en el aprovechamiento del agua, energía e impacto atmosférico, materiales y recursos empleados, calidad del ambiente interior e innovación y proceso de diseño. El uso eficiente de la energía es el valor que más puntúa. En virtud de la calificación obtenida, el edificio se encuadra en uno de los cuatro niveles LEED: desde el certificado básico, que se consigue con la mínima puntuación, hasta llegar al nivel de plata, oro y platino, la máxima calificación. Según el tipo de certificado LEED logrado, un edificio reduce entre el 30% y el 70% de energía de uno convencional, del 30% al 50% de agua, entre el 50% y el 90% del costo de los residuos, y el 35% de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) [8]. Los edificios LEED ofrecen, según el USGBC, entornos más saludables que mejoran la calidad de vida y la productividad. Estos expertos han elaborado una larga lista de beneficios tras la aplicación de este certificado, como la mejora de la calidad del aire y del agua o la reducción de los desechos sólidos. Los costos de construcción y diseño suelen incrementarse con este certificado. Un edificio con nivel plata puede aumentar su presupuesto total en más de un.

(20) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 20. 1,8%. Entre las razones de este sobrecosto, el USGBC indica que los constructores y diseñadores no suelen dominar las técnicas sostenibles, por lo que necesitan tiempo y esfuerzo para asimilarlas. Otro problema común es la falta de materiales y equipamientos específicos necesarios [8]. El proceso de calificación LEED supone, además, un gasto en sí mismo. Pero el esfuerzo inicial vale la pena. Los miembros del USGBC aseguran que el ahorro que supone amortiza los gastos a partir del tercer año, sin olvidar las mejoras en la calidad de vida. En algunos casos, afirman, el costo ha sido similar al de un inmueble convencional. A medida que estos sistemas de construcción ecológica se generalicen sus costos se reducirán. Los inmuebles con certificado LEED son cada vez más numerosos y variados, sobre todo en EE.UU., origen del sistema. Desde el año 2000, los miembros del USGBC se han cuadruplicado, con unas 20.000 organizaciones de todo tipo. Varios estados y ciudades, como Cincinnati, Nevada o Michigan, incluso han implantado programas para incentivar su adopción. En ellos se incluyen créditos ventajosos, reducción de impuestos o ayudas para la asistencia técnica. En Estados Unidos en cuanto a construcciones residenciales se destacan: la vivienda unifamiliar Sage, en Eugene, Oregón y el proyecto 100K House de Philadelphia. El primero es uno de los casos más destacados. Sus responsables, Arbor South Architecture, han logrado un LEED Platino con la máxima puntuación, gracias a su innovador diseño interior y exterior, su eficiencia energética y su impacto mínimo en el medio ambiente. Sus 134,5 m2 incluyen dos habitaciones y dos baños, y una gran variedad de sistemas ecológicos: agua caliente sanitaria con energía solar térmica y paneles fotovoltaicos en el techo, climatización natural, dispositivos con eficiencia energética ENERGY STAR, bajo consumo de agua, madera con certificación FSC y papel reciclado, aislamiento y ventanas de alta eficiencia para aprovechar la luz y el calor. Su precio: 315.000 euros. El segundo, en Philadelphia, un grupo de diseñadores daba a conocer en 2007 el proyecto 100K House. Su objetivo es edificar casas LEED que no superen los 100.000 dólares, aunque las primeras viviendas proyectadas llegan a los 250.000 dólares. Aprovechamiento del agua de lluvia, suelos radiantes, luces de bajo consumo o materiales ecológicos son algunos de los elementos que tienen estas viviendas11. Por otro lado para edificaciones no residenciales se tiene dos ejemplos sobresalientes. El primero es la empresa de supermercados Hannaford ha logrado para uno de sus establecimientos, en el estado de Maine, el certificado LEED Platino. Según sus responsables, es el primero en EE.UU. en lograrlo, gracias entre otras cuestiones a su sistema de refrigeración que utiliza la mitad de gas que uno convencional, a la tecnología de conservación de energía de sus neveras, o al sistema geotérmico para regular la temperatura del edificio. El supermercado ahorrará así un 50% de energía. El segundo es la cadena de restaurantes ecológicos Pizza Fusion construye todos sus locales (más de 60 11. Censolar. Centros de estudios de energía solar. Disponible en: http://www.eco2site.com/arquit/leed.asp. Recuperado el 15 de marzo del 2010..

(21) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 21. en nueve estados) con la etiqueta LEED. Esto le permite reducir al año el consumo de agua en un 40% y el de electricidad en un 20%. En Estados Unidos este tipo de construcciones cuentan con gran apoyo técnico y financiero de las administraciones públicas; en Europa existen programas de financiación como el PAEE (FEDERIDEA), SAVE 3, THERMIE&, entre otros, los cuales además de ofrecer ayudas, certifican las edificaciones como Edificios Verdes, otorgando etiquetas ecológicas (LEEDS - Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental, ISO 14001, EEE, entre otras). España también cuenta con destacados edificios con etiqueta LEED. Según la Fundación Vida Sostenible, el Parque Empresarial Alvento fue el primer inmueble de Europa en lograrlo. Otros edificios se encuentran en proceso de certificación, como las oficinas de la planta 24 de Torre Picasso y el parque empresarial Las Rozas (Madrid); Torre Iberdrola (Bilbao); o el parque tecnológico Palmas Altas (Sevilla). En Latinoamérica, Argentina presenta una Construcción Verde muy interesante, el edificio Malecón de Buenos Aires. Este es un edificio de oficinas de 125.000 ft² que fue construido sobre un área industrial abandonada (su garaje fue construido sobre los cimientos de un almacén que data del siglo XIX) en Puerto Madero, un área de re-desarrollo en Buenos Aires. La construcción fue hecha como un bloque largo estrecho con el fin de minimizar la ganancia solar en la estructura y en las terminaciones de los lados este y oeste de los cuales están unidos. La ancha fachada norte, tiene forma para seguir el recorrido del sol y muchas pantallas con profundas sombrillas que virtualmente eliminan la radiación solar directa durante los meses de picos de enfriamiento12.. 4.3.2 GBS Nacional Colombia actualmente no tiene ninguna construcción con una certificación LEED O&M, pero si cuenta con construcciones con certificación LEED NC. Colombia posee dentro de sus edificaciones verdes el Edificio Verde de la Cámara de Comercio de Bogotá, construido en Ciudad Salitre. Esta construcción posee 28 mil m2 distribuidos en dos sótanos, tres pisos de atención al público, cinco niveles para los funcionarios y 500 parqueaderos. Cuenta con accesorios electrónicos que permiten la entrada de las personas que llegan en sillas de ruedas o que poseen algún tipo de discapacidad que les impide la entrada por escaleras. Otro ejemplo de Green Building en Colombia es la Caja de Compensación Familiar Compensar, ubicada en el norte de Bogotá. En la obra sobresale el uso del vidrio en la fachada y en su interior se aprecia una mezcla de aluminio y madera. La construcción posee 16.579 m² y dentro de sus características más importantes se encuentra un sistema 12. Arquitectura Latinoamericana. Edificio Malecón Puerto Madero, Buenos Aires. Argentina. Disponible en: http://www.arquitectura.com/arquitectura/latina/obras/equipamiento/malecon/malecon.asp. Recuperado el 15 de marzo del 2010..

(22) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 22. de enfriamiento evaporativo que permite recoger el aire natural que luego de un proceso al interior, llega a la parte alta y sale del edificio, de tal manera que la instalación mantiene una temperatura que puede oscilar entre los 18 y 21 grados centígrados13.. 5. METODOLOGÍA PARA MEJORAR LA EE EN EDIFICIOS NO RESIDENCIALES 5.1 Planteamiento. La metodología para mejorar la eficiencia energética en edificios no residenciales se orienta fundamentalmente a la disminución de la intensidad energética y al mejoramiento de la eficiencia energética en el sector no residencial, tanto industrial como comercial, y la promoción de las fuentes no convencionales de energía, en función de la identificación de los potenciales y la definición de metas por ahorro energético y participación de las fuentes y tecnologías no convencionales en la canasta energética del país14. Tomando como base la norma IEEE Std 739 – 1995 [11], el Programa de uso racional y eficiente de energía y fuentes no convencionales – PROURE [10] y el sistema de clasificación de edificios verdes desarrollado por la USGBC (U.S. Green Building Council) llamado LEED EB: O&M (Leader in Energy and Environmental Design – Existing Buildings: Operations & Maintenance) [12], se plantearon los lineamientos que debería seguir una metodología para el uso eficiente de la energía en edificaciones no residenciales para Colombia. Siguiendo los lineamientos expuestos por la norma IEEE Std 739 – 1995, los temas más importantes a tratar en una metodología de este tipo son: la planificación energética del edificio, una auditoría, economía de la energía eléctrica, diseño de la iluminación, eficiencia en los equipos, medición adecuada y gestión de carga. La auditoría energética es similar a un examen físico, la cual, debe ser diseñada para determinar la condición del edificio desde un punto de vista energético15. Una auditoría de energía adecuada dará un perfil del consumo eléctrico de la edificación, permitirá identificar las áreas o equipos que deben mejorarse, y proporcionará datos para un sistema de gestión de carga en el futuro. Los patrones de uso se obtienen a partir de facturas de servicios públicos antiguas y por la interpretación de los datos de medición instalados durante la auditoría y antes de esta. Otro ámbito importante de la auditoria es poder tener una idea de los desechos de energía por medio de una inspección visual, tener un registro de información y clasificación de diversos componentes de carga del edificio y la realización de pruebas en piezas específicas de ciertos equipos. 13. M.A. Perez. Green Building: Formas inteligentes de sontrucción. Disponible en: http://www.inpsicon.com/ elconsumidor/archivos/green_building.pdf. Recuperado el 15 de marzo del 2010. 14 PROURE, 1. Panorama energético nacional, pp. 1 15 IEEE Std 739 – 1995. Capitulo 6: Metering for energy management, 6.6 The importance of audits, pp. 214 – 218..

(23) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 23. El equipo y los procesos deben ser identificados por el uso, y las oportunidades de conservación de energía (ECO – Energy Conservation Opportunities)16 deben ser clasificadas financiera y funcionalmente. El proceso de clasificación sirve para alertar al auditor de que tan posible sea la implementación de un ECO (ver sección 5.2). Durante la auditoria se debe realizar una clasificación de la totalidad de los equipos de la edificación en dos categorías17: clasificación del tipo de equipo y la categoría de uso. Los equipos según su tipo se clasifican en seis categorías: iluminación; calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC); motores; procesos; otros eléctricos y exterior del edificio. Las categorías de uso para los equipos son las cuatro siguiente18: a) Equipo Crítico: Este equipo debe permanecer en todo momento activo o ser controlado para diversos procesos como para la producción, la seguridad, o por otras razones. b) Necesario: Aunque este equipo se requiere para la producción o por otras razones, se puede cerrar en una cierta cantidad de tiempo con unas pérdidas financieras mensurables en condiciones extremas. c) Aplazables: Este equipo es importante, pero se puede apagar durante períodos variables de tiempo. d) Innecesarios: Este equipo ha sido generalmente utilizado aunque su uso no es estrictamente necesario. A veces el equipo se usa sólo ocasionalmente. La lista completa donde se clasifiquen según estos criterios cada uno de los equipos se puede utilizar como un modelo de gestión de carga o para un análisis de la carga de la edificación. Con la metodología de la auditoria que se pretende implementar se buscan oportunidades para reducir el desperdicio de energía. Esto no es un proceso de una sola vez. Las auditorías deberán realizarse en forma periódica, tanto para verificar los resultados como para descubrir nuevos ECOs que podrían implementarse. Para el diseño de una metodología que permita realizar una auditoría en edificios no residenciales se tomaran en cuenta siete aspectos fundamentales basados en las necesidades expuesta por el PROURE: 1. Gestión de carga19: La gestión de carga se suele identificar con los controladores de. la demanda basados en microprocesadores. Sin embargo, la gestión de carga 16. IEEE Std 739 – 1995. Capitulo 2: Organizing for energy management, 2.5 Energy conservation opportunities, pp. 28. 17 IEEE Std 739 – 1995. Capitulo 2: Organizing for energy management, 2.4 The six equipment audit categories, pp. 24 – 28. 18 IEEE Std 739 – 1995. Capitulo 2: Organizing for energy management, 2.3 Surveying energy uses and losses, 2.3.4 Establishing load type for demand control pp. 24. 19 IEEE Std 739 – 1995. Capitulo 4: Load Management, pp. 69 – 81..

(24) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 24. también se puede lograr por medios manuales, automáticos o semiautomáticos. Un controlador de demanda confiable, debidamente instalado y programado correctamente tiene la ventaja de estar relativamente libre de errores humanos. El controlador de la demanda evalúa el uso de energía u otros factores ambientales para controlar el modo de encendido y apagado de las diversas cargas eléctricas. 2. Material y eficiencia del sistema20: La energía necesaria para operar un motor,. proceso o sistema se compone de tres componentes: la carga, las pérdidas de los equipos, y las pérdidas de la fuente de alimentación. La energía se puede conservar, simplemente controlando mejor el proceso de apagado, lo que eliminaría la carga y requisitos de energía de los equipos. Sin embargo, la mayoría de los procesos y funcionamientos de los equipos no están a plena carga o a la misma carga durante el todo el día, entonces, dado que la eficiencia varía con la carga, el motor o el proceso no puede ser definido por un solo punto la eficiencia y el ciclo de carga debe ser utilizado para definir la eficiencia del proceso. En cuanto a los materiales, el cambio de los fabricantes y el uso de equipos con etiquetas que respalden su máxima eficiencia, como una etiqueta verde o de excelencia energética o la implementación de los ECOs correspondientes, pueden aumentar el rendimiento disminuyendo la energía requerida para esto21. 3. Tarifas de servicios públicos22: La motivación principal para el ahorro de energía-. dinero exige un conocimiento exhaustivo de los horarios o tarifas aplicables a una edificación en particular. El ahorro de energía debe traducirse en ahorro en pesos, y el tiempo que tome poner en funcionamiento los ECOs que reducen la carga se debe utilizar para determinar los costos de lograr esta mejora. Por lo tanto, un esfuerzo de conservación requiere un conocimiento completo de la tarifa que afecta a la instalación en estudio. También es necesario crear un plan de incentivos de tipo tributario, económico y de reconocimiento para fomentar el desarrollo de prácticas de ahorro energético23. En Colombia, la energía eléctrica se constituye en el energético más costoso de la canasta energética24, por esta razón, un ahorro dado por la mejora en el consumo eficiente de este energético significa en sí mismo una ganancia.. 20. IEEE Std 739 – 1995. Capitulo 5: Energy management for motors, systems, and electrical equipment, pp. 81 - 211. 21 PROURE, 3. Plan de acción para el PROURE, 3.1 Subprogramas estratégicos, 3.1.1 Líneas de acción prioriparias. Tabla 8. Matriz de priorización de Subprogramas estratégicos, pp. 35. Ley 697 de 2001. 22 IEEE Std 739 – 1995. Capitulo 3: Translating energy into cost, 3.6 Calculating the cost of electricity, 3.5 Utility rate structures, pp. 56 – 68. 23 PROURE, 2. Programa de uso racional y eficiente de energía y fuentes no convencionales en Colombia, 2.5 Lineamientos estratégicos, pp 17. 24 PROURE, 1. Panorama energético nacional, 1.1 Oferta y demanda, 1.1.3 Precios de los energéticos, pp. 6..

(25) Metodología para mejorar la eficiencia energética actual en edificios no residenciales. 25. 4. Economía de la conservación25: Cualquier participación de un ECO genera cambios. significativos que deben ser analizados durante una cantidad razonable de tiempo teniendo en cuenta la mejor aproximación del ahorro de energía durante un ciclo de carga que éste representa. Otros factores que deben ser tenidos en cuenta en este ámbito son: a) b) c) d) e) f) g) h). El balance de energía del edificio. El costo de lo que podrían costar unas modificaciones. El valor temporal del dinero. El costo de la mano de obra. Los costos de mantenimiento. Ver comportamiento histórico de la carga. Costo de la energía. Costo del equipo.. 5. Costo de las pérdidas26: Es necesario evaluar el costo de un kilovatio adicional por. cada tipo de pérdida que se pueda presentar. Este costo debe entonces ser puesto sobre una base que se compara con un dólar de costo del equipo. Las formulas se desarrollan en la IEEE Std 739 – 1995 [11] y se pueden utilizar para determinar el valor de la reducción de la pérdida de una pieza de equipo. 6. Iluminación27: Un sistema de iluminación eficiente es aquel en el que la cantidad. necesaria de luz para iluminar un objeto está en el nivel apropiado con la cantidad mínima de energía. Un sistema de iluminación consiste en algo más que una lámpara y un objeto fijo sobre una estación de trabajo. Un sistema de iluminación bien diseñado considera el uso de luz natural, la dirección apropiada y dispersión de la luz de la lámpara, el efecto de los reflejos de las superficies diversas, la flexibilidad, la limpieza, alterna distintas, oscurecimiento, ambiente de trabajo frente a la luz, etc. 7. Generación en horas de demando pico28: muchas industrias deben utilizar en. algunos casos sus suministros de energía de reserva. Estas fuentes se pueden utilizar para reducir la demanda eléctrica si se ejercen en los períodos de carga máxima y no solo en ciertas situaciones de emergencia, de esta forma se puede llegar a reducir el consumo de energía eléctrica de la fuente de alimentación y se utilizarían mejor los recursos propios. 25. IEEE Std 739 – 1995. Capitulo 3: Translating energy into cost, 3.3 Economic models—their applications and limitations, 3.4 Time value of Money, pp. 43 – 55. 26 IEEE Std 739 – 1995. Capitulo 3: Translating energy into cost, 3.7 Loss evaluation, pp. 62 – 67. 27 IEEE Std 739 – 1995. Capitulo 7: Energy management for lighting systems, 7.3 Concept of lighting systems, 7.4 The task and the working space, 7.5 Light sources, 7.9 Optimizing lighting energy, 7.10 Power factor and effect of harmonics on power quality, 7.11 Interaction of lighting with other building subsystems, pp. 244 – 280. 28 IEEE Std 730 – 1995. Capitulo 8: Cogeneration, pp. 282 – 297..