Experiencias de ANCE en la Hipoteca Verde del INFONAVIT Ing. Jorge Amaya Sarralangui

World Trade Center 2012-09-12

12, 13 y 14 de Septiembre 2012

Contenido • • • •

Convenio Infonavit. Agua. Gas. Electricidad. Los conceptos anteriores han sido tratados dentro de una casa-habitación de interés social, aunque realmente son conceptos generales, aplicables a cualquier casa, y son sólo algunos ejemplos de lo que se puede hacer.

Introducción • En agosto del 2011, el Infonavit firmó un convenio de colaboración con organismos normalizadores y evaluadores de la conformidad ONEC (CNCP, NORMEX, ONNCCE y ANCE), con objeto de poder desarrollar especificaciones técnicas, a fin de poder evaluar las eco-tecnologías que le presentaban los proveedores, para así poder integrarlas a la Hipoteca Verde.

Introducción • El Infonavit tiene como objetivo mejorar la calidad de vida de los acreditados y el medio ambiente a través de otorgarles una hipoteca verde. • Las eco-tecnologías que se integren a la hipoteca verde deben responder al objetivo que persigue el Infonavit. • Básicamente para poder evaluar y aceptar una ecotecnología, el producto que se presente debe demostrar un aporte a la ecología, ya sea en ahorro de agua, gas o electricidad, y debe tener un beneficio económico para las familias.

Introducción • Por ejemplo: en un evento de baño, si ahorramos agua, también tendrá un beneficio de ahorro de gas. • Esto es, si una regadera consume 8 L/min. Si nos auxiliamos con un caudalímetro para ajustarla a 4 L/min, ahorraremos la mitad de agua, y dependiendo del tipo de calentador, por ejemplo con un calentador tipo instantáneo, ¡se ahorrará la mitad del gas! • A menor consumo de agua, menor bombeo de agua (menor electricidad). • Pregunta ¿por qué nadie mide los consumos de agua de las regaderas ya instaladas? ¿Qué sucedería si esto se hiciera?

Especificaciones ANCE

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Algunos Ejemplos Lámparas de LED: ANCE-ESP-01. Sistemas Fotovoltaicos: ANCE-ESP-02. Reguladores de voltaje, ahorradores de energía eléctrica, ANCE-ESP-04. Calentadores de agua, que usan gas como combustible ANCEESP-05. Ahorradores de energía eléctrica: ANCE-CNCP-ONNCCE-01. Recirculadores de agua caliente: ANCE-CNCP-ONNCCE-04 Diponibles en www.ance.org.mx

AGUA

Desperdicio de agua fría antes de bañarse • La última experiencia de ANCE ha sido el desarrollo de una especificación conjunta para recirculadores de agua de agua caliente: ANCECNCP-ONNCCE-ESP-04. • Un recirculador de agua caliente es un equipo que permite disminuir el desperdicio de agua fría en una regadera desde que se abre hasta que sale agua caliente para bañarse, 38 °C (temperatura mínima de confort para bañarse).

Agua • En un evento de baño, al abrir la regadera y esperar agua caliente, dependiendo del tamaño de la casa, de la instalación, del tipo de calentador (depósito, rápida recuperación o instantáneo), de la regadera, del clima, se pueden desperdiciar desde 2 hasta 25 L de agua, en casas pequeñas ¡a veces más! • Hay casas grandes donde la instalación provoca un desperdicio mayor a 100 L.

Desperdicio de Agua en el DF • El DF se abastece con 32 m³/s de agua (60 m³/s para el Valle de México). • El INEGI estima que una familia tiene 3.6 miembros en el DF. • Calculamos que una persona desperdicia en promedio 12 L de agua fría cada vez que se baña (4.38 m³/año de agua). • Si se consideran 2.453 millones de hogares en el DF de los cuales el 98 % tiene agua entubada (INEGI). Entonces estaríamos hablando de un desperdicio de agua fría de: 38.6 millones de m³/año (3.8% del total del agua consumida en el DF).

Recirculador de agua caliente • El equipo certificado por ANCE, básicamente es una bomba que se conecta entre la toma de agua caliente y fría debajo de un lavabo, y por medio de un control electrónico hace circular agua entre la salida de agua caliente hacia la toma de agua fría, de tal forma que el circuito de agua caliente alcance una temperatura de 38 °C. • El ahorro de agua depende de la instalación, y normalmente el ahorro es mayor al 90 % del agua desperdiciada.

Esquema del Recirculador

Fuente: Agua Caliente a Demanda, S.A. de C.V.

Fotografía de instalación

ELECTRICIDAD

Electricidad • Durante más de 18 años, ANCE ha recibido solicitudes para certificar ahorradores de energía eléctrica. • Los ahorradores de energía eléctrica son productos maravillosos que vienen en formas diversas desde filtros para refrigeradores, hasta capacitores especiales, susceptancias, pasando por cajas negras. • Para ellos se desarrolló la especificación conjunta: ANCE-CNCP-ONNCCE-ESP-01.

Electricidad • El tema principal con los ahorradores de energía eléctrica, es desarrollar el concepto por el cuál ahorran. • De todos los productos maravillosos denominados ahorradores de energía eléctrica, con la especificación ANCE-CNCP-ONNCCE-ESP-01, nunca hemos podido desarrollar ningún concepto de ahorro, por tanto ANCE nunca ha certificado ningún producto ahorrador de energía.

• El otro problema son las pruebas de laboratorio. • Se requiere de una fuente de alta estabilidad (±0.1 V), con objeto de evitar las variaciones de voltaje. • De otra forma no podemos distinguir entre “variaciones de potencia-energía” y “ahorros”. • Otro problema adicional es la instrumentación. Se requieren de analizadores de potencia que tengan poca influencia a variaciones de parámetros eléctricos como el factor de potencia y la distorsión armónica. • Los aparatos electrodomésticos tienen una alta variabilidad, por lo que es otro factor a considerar.

Electricidad Reguladores de Electricidad • El caso de los reguladores de electricidad es diferente. • Aunque aquí no hablaremos de ahorro, sino de desperdicio de electricidad. ¡Aquí si hay una oportunidad al entregar un voltaje regulado!

Electricidad • Respecto de la energía eléctrica: E= (V²/R) t • Sólo hay 3 formas de ahorrar energía eléctrica: • t: Reducir el tiempo t (eje: con aislamientos térmicos en casas y refrigeradores). • R: Aumentar la resistencia-impedancia de los equipos, aumentar su eficiencia, alto factor de potencia, bajos armónicos, normas de EE, etc. • V: La tensión eléctrica (voltaje) debe estar regulada, ¡y de buena calidad, alta estabilidad sin armónicos!

Electricidad • El tema de la tensión eléctrica no ha sido estudiado con profundidad, y por tanto no se han medido los efectos del desperdicio debido a su mala calidad. • En la ecuación E=(V²/R)t, la potencia y la energía varían con el cuadrado de la tensión, por lo tanto, las variaciones en potencia y energía, serán el doble de las variaciones en voltaje. • Si en México la facturación de CFE es de 300 mil millones de pesos más 90 mil millones de subsidio, entonces la estimación es que se desperdician 78 mil millones de pesos al año por este concepto.

Electricidad

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Marco Legal La Ley de Servicio Público de la Energía Eléctrica: Art. 26, fracc. II y III: se suspende el servicio si provoca alteración en la instalación o en los instrumentos de medida. Art. 28: instalación debe cumplir con NOM. Art. 29: productos deben cumplir con NOM

Electricidad RLSPEE • Reglamento de la Ley de Servicio Público de la Energía Eléctrica: • Art. 18: Frecuencia 60 Hz ±0.8% Tolerancia de Voltaje en alta, media y baja tensión ±10%, y tiendan a reducirse progresivamente.

Electricidad

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NOM-001-SEDE 110-4. Tensiones eléctricas. Tensión eléctrica nominal del sistema. Es el valor asignado a un sistema eléctrico. 120/240 V, 220Y/127 V,

• Nota: Véase NMX-J-098-ANCE tensiones normalizadas.

Electricidad • 110-4. Tensiones eléctricas. • Tensión eléctrica nominal de utilización. Es el valor para determinados equipos de utilización del sistema eléctrico. Los valores de tensión eléctrica de utilización son: • En baja tensión: • 115/230 V; • 208Y/120 V.

Sistema 127/220 Distribución

Fuente

Instalación L1 L2 L3 Conductor puesto a tierra

PEN Entrada de Conductor de protección (o de puesta a tierra) la acometida

Puesta a tierra en la fuente

Sistema trifásico, 4 hilos, TN-C-S IEC 60364-1

N PE

Sistema 120/240 Distribución

Instalación

Fuente

L1 Conductor puesto a tierra PEN Entrada de la acometida

N PE

Conductor de protección o de puesta a tierra

Puesta a tierra en la fuente

Sistema TN-C-S IEC 60364-1

Electricidad Tensión nominal de utilización

Tensión real

Regulación Máximo: 139.7 V

Sistema 127 V

Máx: 139.7 V

± 10 % Mínimo: 114.3 V Regulación Máximo: 132 V

Sistema 120 V Mínimo: 108 V

- 5% Mín:108.6 V Caída de tensión

± 10 % - 5%

Tensión nominal del sistema (NMX-J-098-ANCE)

Caída de tensión máxima recomendada

Mín: 102.6 V

A P A R A T O

Electricidad • Por lo que hemos podido observar, la tensión nominal de los productos monofásicos comercializados en México, queda comprendida dentro de alguna de las tensiones siguientes: 127 V, 125 V, 120 V, 115 V y 110 V. • Muchos de ellos son productos de fabricación nacional, el 80% restante son de importación.

Electricidad • Anécdota: NOM-072-SCFI-1994, EE para refrigeradores: límites del DOE, probados a 127 V. • La NOM-015-ENER, establece una tensión de prueba de 115 V, lo cual asegura su funcionamiento a 115 V. • Si la tensión eléctrica en una casa es de 127 V, la sobreenergización es de 10.4% (127÷115). • El desperdicio de energía es de: 21% (teórico, recordemos que la potencia varia con el cuadrado de la tensión P= V²/R)

Electricidad Desperdicio de Energía (teórico) 43%

139.7 V

127.0 V

21%

0%

Refrigerador: 115 V (Voltaje de diseño)

115 V

114.3 V

? 108 V

Electricidad • El único regulador de voltaje –ahorrador de energía eléctrica- que ANCE ha certificado con la especificación ANCE-ESP-04, tiene las siguientes características: • Marca: Ecowise, de 20 y 30 A. • Programable. • Estabilidad de voltaje: 110 V ±0.5 V • Pérdidas internas menores al 3 %.

Monitoreo en casa 2010

1er bimestre Enero 2o bimestre Marzo 3er bimestre Mayo 4o bimestre Julio 5o bimestre Septiembre 6o bimestre Noviembre Promedio kWh

kWh 363

2011 $

kWh 450

$561.00 446

$

350

445

$716.00

$787.00 449

$514.00 305

$824.00 429

$826.00 437

$515.00 329

440

$443.00 306

$796.00

$347.00

439 $797.00 $762.33

416.2

$831.00 $760.00

Instalación del regulador de voltaje

Diferencia 2012 vs Promedio 2011 kWh $ %

$737.00

$554.00

$804.00

$

331

389

437

kWh 406

$839.00

$799.00

429.5

2012

335.4

85.2 $245.00 87.2 $246.00 111.2 $317.00 110.2 $413.00

25.73% 32.24% 26.49% 32.37% 36.45% 41.71% 36.00% 54.34%

Fotografía de Instalación

GAS

Especificación ANCE • En conjunto con el sector de calentadores de gas, ANCE desarrolló la especificación: ANCE-ESP-05. • El objetivo es identificar y evitar los problemas de las instalaciones que provocan un mal funcionamiento de los calentadores de gas y que incidan en su rendimiento. • Por otro lado, la idea es promover buenas prácticas de instalación y de medición.

Tipos de Calentadores de Agua • Almacenamiento (o depósito), y los de Paso, que a su vez se clasifican en: • Rápida recuperación, e • Instantáneos. • Otros tipos: eléctricos de depósito o de paso, solares.

Componentes • Almacenamiento: Recipiente metálico que alberga un volumen de agua, quemador, termostato (válvula termostática), chimenea, aislante térmico… • Instantáneo: Serpentín, quemador, válvulas de control de flujo de agua y de gas, chimenea y un control electrónico. Hay manuales y con microprocesador. • Rápida recuperación: diseño híbrido entre el de almacenamiento y el instantáneo.

Principio de Funcionamiento • Almacenamiento: Aplica una determinada cantidad de calor a un volumen fijo de agua. Trabaja por Temperatura. • Instantáneo: Cuando hay demanda de agua, aplica una determinada cantidad de calor a un flujo de agua. • Rápida recuperación: En reposo funciona como almacenamiento y luego, en uso, como instantáneo.

Factores de control • Almacenamiento y rápida recuperación: - Temperatura. • Instantáneos: - Flujo de agua. - Flujo de gas. - Temperatura de entrada del agua.

Baño con Calentador de Almacenamiento

Baño con Calentador instantáneo

Eficiencias mínimas NOM-003-ENER

Almacenamiento (40 L a 400 L)

76% a 82%

Rápida recuperación

82%

Instantáneos

84%

Energía en modo de espera • Almacenamiento. En modo automático, consume gas para mantener la temperatura del agua (60 a 75%). Costo de operación aproximado de 120 a 150 $ persona/mes. • Rápida recuperación. En modo automático, ocupa gas para mantener la temperatura del agua, aunque es menor el volumen de agua (20-30 %). • Instantáneo. No hay consumo de gas en modo de espera, aunque puede requerir una bomba presurizadora (energía eléctrica). Costo de operación aproximado de 50 a 70 $ persona/mes.

Desperdicio de agua fría • Almacenamiento: El agua desperdiciada al inicio equivale al agua acumulada en la tubería durante el tiempo de estabilización del sistema. • Rápida recuperación: Ídem. • Instantáneo: Ídem, más el tiempo de estabilización del calentador (30-60 s). • Ejemplo: de las gráficas, con un flujo de 8 L/min: • Almacenamiento (43 s): 5.7 L • Instantáneo (52 s): 7 L Nota: son sistemas diferentes.

Especificación ANCE-ESP-05 • La especificación ANCE-ESP-05 aplica a todos los tipos de calentadores. • Introduce la necesidad de medición, por ejemplo medir el caudal en la regadera, medir las presiones de agua y de gas (lista de verificación). • Establece buenas prácticas de instalación para los desarrolladores. • Promueve una instalación hidráulica y de gas adecuada.

Especificación - ANCE • Promueve recorridos cortos de las tuberías y diámetros correctos. • Promueve el aislamiento térmico de las tuberías. Hasta un 20% del gas se desperdicia por falta de aislamiento térmico. Se pierden de 3 a 10 °C, en el recorrido. • Promueve el buscar la compatibilidad entre los elementos de la instalación (calentador-regadera y accesorios). • Promueve la profesionalización de los instaladores a través del uso adecuado de instrumentos y herramientas.

Especificación - ANCE • Propone balancear el consumo de agua caliente de la regadera (o regaderas) con el calentador, por ejemplo: • 1 regadera de 4 L/min con un calentador de 4 L/min. • 2 regaderas de 4 L/min, con un calentador de 8 L/min. • 2 regaderas de 6 L/min, con un calentador de 12 L/min.

Especificación - ANCE • Promueve un mantenimiento periódico, que prolongue la vida de los productos e instalaciones. • Ofrece métodos de medición y verificación para garantizar su correcto funcionamiento en condiciones extremas (climas fríos y cálidos). • Optimiza el funcionamiento de los calentadores. • Promueve el ahorro de agua y gas.

Límites NOM-008-CNA-1998 regaderas

Límites NOM-008-CNA

10

Alto

7

Medio

4

Adecuado

3.8

0

Grado ecológico

L/min

Tipos de baño

• Baño con flujo de agua de 4 L/min: consumo adecuado. • Baño con flujo de agua de 7 L/min: consumo medio. • Baño con flujo de agua de 10 L/min: consumo alto.

Desperdicio de agua y gas L/min 60%

Límites NOM-008-CNA

10

o 7 4 0

30% Desperdicio de agua y gas

Caudalímetro

Conclusiones - calentadores • Debemos ver un baño como un sistema calentador-instalación-regadera. No como elementos aislados. • Para dimensionar una instalación hidráulica y seleccionar un calentador adecuado, debemos empezar por el final, es decir, debemos empezar por la regadera o regaderas. Proponemos en específico ajustar las regaderas a 4 L/min.

Conclusiones - calentadores • La compatibilidad de los accesorios es muy importante, no podemos mezclar accesorios de baja presión en sistemas de alta presión, por ejemplo. • Debe balancearse el sistema calentador-regadera. • No podemos resolver el problema del agua si no decidimos ahorrar agua, y sobretodo, si no medimos.

CONCLUSIONES • México tiene una gran potencial de ahorro a nivel de casa-habitación. Pueden lograrse ahorros entre el 30% y el 50 % de gas, electricidad y agua con ideas sencillas. Para ello: • Deben hacerse la cosas bien, con seriedad y profesionalismo. La falta de seriedad en los proyectos y la falta de aplicación de estándares nos cuesta caro a todos. • Los desarrollos de vivienda deben dejar a un lado los falsos ahorros, y deben considerar los costos de operación en sus cálculos que transfieren a los usuarios.

Agradecimientos

ANCE agradece cumplidamente todo el apoyo que ha recibido del INFONAVIT, en especial a la Gerencia de Vivienda Sustentable, a la Lic. Estela García, y a todo su equipo de colaboradores, al Lic. Martín Montoya, al Arq. Carlos Carrillo y al Lic. Raúl Capistran.

Ing. Jorge Amaya Sarralangui. www.ance.org.mx MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN