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DESARROLLO DE ESTRATEGIAS PARA EL CONSUMO ENERGÉTICO MEDIANTE EL APROVECHAMIENTO DE RECURSOS Y UTILIZACIÓN DE ENERGÍAS ALTERNATIVAS EN LA UNIVERSIDAD LIBRE SEDE BOSQUE

POPULAR

JULIÁN DAVID BAQUERO MUÑOZ YENNY JOHANA GONZÁLEZ VARÓN

UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA INDUSTRIAL

BOGOTÁ D.C. 2017

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DESARROLLO DE ESTRATEGIAS PARA EL CONSUMO ENERGÉTICO MEDIANTE EL APROVECHAMIENTO DE RECURSOS Y UTILIZACIÓN DE

ENERGÍAS ALTERNATIVAS EN LA UNIVERSIDAD LIBRE

JULIÁN DAVID BAQUERO MUÑOZ YENNY JOHANA GONZÁLEZ VARÓN

Asesor: ING. Ever Ángel Fuentes Rojas MBA

UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA INDUSTRIAL

BOGOTÁ D.C. 2017

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CONTENIDO 1. ANTECEDENTES 4 1.1. CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN PROCESOS DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD JORGE TADEO

LOZANO 4

1.2. UNIVERSIDAD DE LAS TUNAS CUBA 4

1.3. ECO CAMPUS UNIVERSIDAD DE CANTABRIA 5

1.4. LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN EL ÁMBITO INTERNACIONAL, UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID 5

1.5. ESTUDIO ENERGÉTICO PARA IDENTIFICAR Y EVALUAR POTENCIALIDADES EN ENERGÍAS RENOVABLES EN EL TERRITORIO COLOMBIANO, PARA PLANEAMIENTO ENERGÉTICO EN PERÍODOS FUTUROS 6

1.6. ANÁLISIS COSTO BENEFICIO DE ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES EN COLOMBIA 6

1.7. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA LIMPIA EN COLOMBIA, LA BASE PARA UN CRECIMIENTO SOSTENIBLE 6

1.8. DEFINICIÓN DE LA COMPOSICIÓN EN LAS FUENTES HIDRÁULICA Y EÓLICA PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL CONTEXTO COLOMBIANO APLICANDO LA TEORÍA DE PORTAFOLIO 7

1.9. APLICACIÓN ELECTRÓNICA PARA EL AHORRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA UTILIZANDO UNA ENERGÍA ALTERNATIVA 7

1.10. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA APLICACIÓN ELECTRÓNICA PARA EL AHORRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN UNA VIVIENDA DEL SECTOR RURAL UTILIZANDO UNA ENERGÍA ALTERNATIVA 7

2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 8 3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 10 4. JUSTIFICACIÓN 11 5. OBJETIVO GENERAL 12 6. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 12 7. SOLUCIÓN PROPUESTA 13 9. MARCO REFERENCIAL 14 9.1. MARCO TEÓRICO 14

9.2. MARCO CONCEPTUAL 21

9.3. MARCO LEGAL Y NORMATIVO 23

10. MARCO METODOLÓGICO 26 10.1.TIPO DE INVESTIGACIÓN 26 10.2. CUADRO METODOLÓGICO 28 11. RECURSOS Y PRESUPUESTO 31 12. BIBLIOGRAFÍA 32 13. TRABAJOS CITADOS 33

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TÍTULO

Desarrollo de estrategias para el consumo energético mediante el aprovechamiento de recursos y utilización de energías alternativas en la Universidad Libre sede bosque popular.

1. ANTECEDENTES A continuación, se exponen 10 de los antecedentes que al momento son importantes y se tienen en cuenta en la investigación que se realiza dejando claro que existen aproximadamente más de 60 estados del arte que también han servido cómo apoyo para el desarrollo del trabajo. 1.1. CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN PROCESOS DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD JORGE TADEO LOZANO Se realizó un estudio sobre la implementación de energías alternativas en la universidad donde se logró la inauguración del Centro de Investigación en Procesos de Ingeniería –CIPI, éste edificio, dotado con paneles solares y una turbina eólica (que utiliza el viento para producir energía), le permitirá a sus productos llevar el sello de sostenibilidad ambiental con lo cual la Tadeo será pionera en el uso e incorporación de estas energías en sus procesos misionales. En su cubierta exterior, el CIPI cuenta con un sistema de paneles solares fotovoltaicos interconectados con la red eléctrica, con la más alta capacidad instalada en el país en una institución universitaria, éste sistema está conformado por 24 paneles solares de 250𝑊𝑊 c/u para un total de 6 𝑘𝑘𝑊𝑊 de potencia instalada y 33 metros cuadrados de área, lo que le permite generar 504 𝑘𝑘𝑊𝑊ℎ/𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚. Adicionalmente se ha instalado una turbina eólica de 0,3 𝑘𝑘𝑊𝑊 de potencia nominal para caracterizar el potencial eléctrico del viento en el centro de Bogotá. Estos dos sistemas serán utilizados también para investigación en energías renovables que podrán generar futuros proyectos de investigación y consultoría para la Universidad en este campo tan importante para la conservación del planeta [1]. 1.2. UNIVERSIDAD DE LAS TUNAS CUBA El trabajo presenta la actualización del sistema de gestión de energía en la Universidad de Las Tunas “Vladimir Ilich Lenin”. Se analizaron los resultados de la actualización del Sistema de Gestión Total Eficiente de Energía y las medidas tomadas para el uso eficiente de la energía eléctrica. Se determinan las

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principales variables universitarias influyentes en el consumo y se realizó un estudio estadístico de las mismas. Se determinaron las áreas y puestos claves que inciden en el consumo de la energía eléctrica, siendo este el portador energético más consumido [2]. 1.3. ECO CAMPUS UNIVERSIDAD DE CANTABRIA Si todos los ordenadores del mundo se apagaran durante una sola noche, se ahorraría la energía necesaria para iluminar el Empire State durante más de treinta años. Y es que cualquier consumo, suma. Si bien este es un sentimiento que pretende despertar entre los distintos usuarios de las instalaciones, la UC ya comenzó a trabajar hace años en este sentido. En febrero del 2008 se inauguraron 432 paneles solares en la fachada sur del edificio de la ETS de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación, una instalación de energía solar fotovoltaica cuyo objetivo principal es favorecer el ahorro y la eficiencia energética, promoviendo el uso de las energías renovables. Al mismo tiempo se creó el Centro de Energías Eficientes y Renovables (CEFIR) ubicado en las dependencias del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Energética, dentro de la misma escuela, teniendo como objetivos principales los siguientes:

• La realización de trabajos de investigación, teóricos y experimentales, en el ámbito de las energías renovables y el uso racional de la misma.

• La promoción y difusión del desarrollo de las energías renovables y el uso racional de la energía, mediante actividades de divulgación, y docencia de grado y postgrado.

• La prestación de servicios, tanto a organismos públicos como a empresas, en las materias propias del Centro.

En los últimos años, desde la oficina Eco campus, se vienen desarrollando una serie de iniciativas dirigidas a ambientalizar la Universidad de Cantabria. Una de las líneas de trabajo, desarrollada en colaboración con SEO/BirdLife, está orientada a la integración de medidas a favor de la biodiversidad en el diseño y gestión de zonas verdes, edificios e infraestructuras de la Universidad de Cantabria. El objetivo es conseguir un “campus más amigable para la flora y fauna silvestre”, diseñando y gestionando los espacios verdes de la Universidad de Cantabria de forma que se conviertan en lugares en los que se pueda conservar y, al mismo tiempo, descubrir la naturaleza cercana [3]. 1.4. LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN EL ÁMBITO INTERNACIONAL,

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID En este artículo se analiza la evolución de las energías renovables y la situación actual de las mismas a nivel internacional. Considerando el nivel mundial y, más específicamente la Unión Europea, se estudia la evolución del mix energético,

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tomando un horizonte temporal de 40 años para el primero y de 10 años para el segundo. Posteriormente se analiza la situación de los diferentes recursos renovables, tanto a nivel mundial como en la Unión Europea. Además, se considera la situación de las energías renovables en cinco países concretos, así como la visión de tres importantes instituciones internacionales [4]. 1.5. ESTUDIO ENERGÉTICO PARA IDENTIFICAR Y EVALUAR

POTENCIALIDADES EN ENERGÍAS RENOVABLES EN EL TERRITORIO COLOMBIANO, PARA PLANEAMIENTO ENERGÉTICO EN PERÍODOS FUTUROS

En este artículo se considera como el planeamiento energético debe ser orientado al óptimo aprovechamiento sustentable y la eficiencia energética desde la evaluación de los recursos energéticos existente y su potencialidad de generación. El recurso solar en Colombia tiene un potencial energético solar a lo largo de todo el territorio nacional, con un promedio diario multianual cercano a 4,5 𝑘𝑘𝑊𝑊ℎ/𝑚𝑚2. En Colombia la mayor disponibilidad de recurso eólico se encuentra en la costa Atlántica, donde los vientos aumentan en dirección a la península de La Guajira [5]. 1.6. ANÁLISIS COSTO BENEFICIO DE ENERGÍAS RENOVABLES NO

CONVENCIONALES EN COLOMBIA Este trabajo busca aportar elementos para la discusión de política pública sobre el desarrollo de este tipo de energías y su implementación en Colombia. Su objetivo es calcular los costos económicos y sociales de la generación de energía eléctrica en Colombia a partir de tecnologías tradicionales (centrales térmicas, centrales hidroeléctricas) y fuentes renovables no convencionales (hídricas a filo de agua, eólica, geotérmica y co-generación con biomasa). Se aclara que la vida útil del proyecto en el momento de realizar un análisis de costo beneficio social se toma en cuenta como horizonte temporal la vida útil del proyecto (que varía por tecnología) y no un horizonte financiero común a las distintas tecnologías [6]. 1.7. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA LIMPIA EN COLOMBIA, LA BASE PARA UN

CRECIMIENTO SOSTENIBLE En este documento se presentan las estadísticas recopiladas por XM, ente que coordina la operación del sistema eléctrico colombiano y administra el mercado Eléctrico Mayorista, de la producción de dióxido de carbono del sistema eléctrico

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colombiano entre los años 2008 y 2013, Sobre la inversión en energía limpia y créditos a proyectos en torno al cambio climático, como también fondos destinados a la promoción de energías limpias, así como la disponibilidad y costo de capital local como, por ejemplo, microcréditos [7]. 1.8. DEFINICIÓN DE LA COMPOSICIÓN EN LAS FUENTES HIDRÁULICA Y

EÓLICA PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL CONTEXTO COLOMBIANO APLICANDO LA TEORÍA DE PORTAFOLIO

Colombia cuenta con los suficientes recursos para generar energías alternativas con fuentes como la hidráulica o la térmica, lamentablemente los fenómenos naturales que se presentan hoy en día están acabando la posibilidad de utilizar estas formas de producción de energía y es necesario abrir la mentalidad de los investigadores actuales con nuevas perspectivas en busca de la mejor alternativa. La energía térmica, se debe al movimiento de partículas las cuales generan sensación de calor y proporciona cambios de posición y las fuentes eléctricas, consiste en transformar una clase de energía no eléctrica en una fuente de alimento la cual permitirá el transporte de energía [8]. 1.9. APLICACIÓN ELECTRÓNICA PARA EL AHORRO DE ENERGÍA

ELÉCTRICA UTILIZANDO UNA ENERGÍA ALTERNATIVA La energía fotovoltaica es un medio de obtención alternativo el cual se puede garantizar en países como Colombia y puede llegar a ser una de las mejores herramientas en el futuro para disminuir el uso de energía eléctrica. Se realiza un procedimiento el cual contiene algunos artefactos que permiten lograr el objetivo, este se demuestra dentro del proyecto y finalmente se revelan los resultados de las pruebas del procedimiento con el fin de demostrar la funcionalidad de este. El ahorro energético permite reducir el impacto ambiental que se ha venido incrementando en los últimos años, establece métodos para lograr tal fin, y los paneles solares son dispositivos el cual utiliza la radiación solar para convertirla en energía y poderla utilizar como alternativa para sustituir la energía convencional [9]. 1.10. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA APLICACIÓN ELECTRÓNICA

PARA EL AHORRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN UNA VIVIENDA DEL SECTOR RURAL UTILIZANDO UNA ENERGÍA ALTERNATIVA

Este proyecto se realizó con el fin de dar una posible idea de implementación de energías alternativas en las condiciones geográficas del Valle del Cauca. El primer paso fue el de conocer todas las posibles energías alternativas a aplicar,

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la aceptación que el terreno y los municipios en estudio pudieran tener, con sus pros y sus contras, verificando la mejor alternativa. Teniendo en cuenta lo anterior, se establece que el mejor método a utilizar es la energía solar debido a que se aprovechan las radiaciones electromagnéticas del sol [10].

2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA Actualmente el planeta Tierra está abocado a la necesidad de generar cambios culturales y tecnológicos de la sociedad debido a dos de sus crisis más representativas, como lo son la crisis energética y el cambio climático, estas dos problemáticas generan impactos ambientales contundentes que afectan a las poblaciones de todo el mundo y para las cuales se han buscado alternativas de solución como las tecnologías limpias, la búsqueda de reducción de consumo energético y campañas hacia el cambio de hábitos de uso energético y ambientales (Pernick & Clint, 2000). La búsqueda de estas soluciones obedece a que el consumo de energía en el mundo se incrementará en un 57% entre 2004 y 2030 (Internacional Outlook, 2005), esta búsqueda plantea una alerta no solo en la generación de energía sino en el uso adecuado que se debe hacer de la misma. Colombia no ha estado ajeno a esta crisis energética, por ejemplo, en 1992, en el gobierno del presidente Cesar Gaviria, se vieron afectados los niveles de los embalses generadores de energía hidroeléctrica, debido al fenómeno climático de El Niño, originando reducciones en la producción energética del país. De otro lado en Colombia se han venido desarrollando diferentes intentos para desarrollar alternativas energéticas como La Fundación Centro Experimental las Gaviotas, El Centro de Formación e Investigación en Energías Renovables (CINER), etc., entre otros, que buscan promover investigaciones en torno a formas alternas para la generación de energía en el contexto colombiano. De igual forma, la reestructuración de los organismos administrativos del estado ha tomado partido en la importancia de la energía, reflejados en la creación de entidades como la UPME e IPSE (Congreso de Colombia 1994). Como un punto fundamental de esta problemática, que se identifica con el objetivo de esta investigación, se encuentra el uso adecuado de la energía y los recursos en las instituciones. En este horizonte es importante identificar dos estrategias que se toman ante este propósito, por un lado para las nuevas construcciones, se busca que cumplan con requerimientos ambientales y que se enmarcan dentro de la construcción sostenible y los edificios verdes (Grinberg & Michel, 2007); y por otro lado para construcciones en uso se propone la reestructuración o adecuación de las instalaciones para el uso racional de la

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energía (Corredor, 2014), si se considera que el uso y la eficiencia de los sistemas eléctricos han venido cambiando sustancialmente con los desarrollos tecnológicos y de crecimiento de población de las últimas décadas, evidenciándose que en construcciones con edades superiores a 20 años presentan pérdidas considerables, por usos de baja eficiencia o riesgos en la estructura de la red debida al deterioro de la seguridad en las instalaciones (Ministerio de Minas y Energía. S.f, p. 5). Para el caso de la Universidad Libre, esta última estrategia, presenta una alternativa viable de intervención para proponer la adecuación de las instalaciones, con el ideal de mejorar la eficiencia energética, racionalizar el uso eléctrico o la posibilidad de implementar formas alternas de energía. Esta discusión lleva a identificar la existencia de esta problemática energética dentro de la Universidad Libre, teniendo en cuenta que las construcciones de algunas de sus sedes no son recientes, por ejemplo, la sede de la Candelaria cuenta con 94 años y la sede el Bosque 59 años. De acuerdo a indagaciones preliminares La sede del Bosque presenta un consumo promedio de electricidad de 4074 kW/m2. Este valor es arrojado por el consumo de la sede bosque con valor de 69925,70 kW, que comparados con los índices promedio de Colombia 56888 kW/m2 muestran que hay una diferencia entre lo que se consume y lo que realmente se debería consumir, respecto al Bosque hay una diferencia de 13037,7 𝑘𝑘𝑊𝑊. En relación a los usos de la energía en la Universidad se han identificado cuatro focos de interés que encierran los factores que se consideran de influencia en el problema del manejo actual de los recursos energéticos de las sedes, 1) Iluminación, 2) Adecuación estructural, 3) Infraestructura de la red eléctrica y 4) La cultura de la comunidad unilibrista. Se presenta a continuación una breve descripción de estos factores que dibujan el panorama de la problemática en mención. En los factores relacionados con la iluminación se encuentra que en la Sede del Bosque las áreas administrativas se encienden sus luces aproximadamente desde las 8 a. m., de igual forma las luces de la mayoría de salones se encienden desde las 7 a. m. y permanecen encendidas durante casi todo el día, aunque los celadores aseguran que realizan rondas cada hora para verificar ocupaciones y apagar luces. Sobre la adecuación estructural se puede mencionar que, aunque la sede del Bosque es un campus bastante amplio, su capacidad lumínica es desperdiciada en muchos lugares en los cuales su diseño estructural no es el más apropiado.

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En ciertas aulas el uso de vidrios esmerilados genera una baja intensidad de luz natural, originando un mayor uso de energía eléctrica, en gran parte de las instalaciones de esta sede el uso del ladrillo en su estructura genera una gran absorción de luz y por consiguiente un mayor gasto energético. Para la infraestructura de la red eléctrica se encuentra que en la sede del Bosque, debido al uso de las aulas y laboratorios, existen dos tipos de intensidad eléctrica trifásica y monofásica, de los que se evidencia problemas con el tendido eléctrico, como sobrecargas en los laboratorios del bloque C, varios salones de la sede presentan puntos con malas conexiones generando posibles escapes de flujo y algunos bloques como el de los laboratorios de ingeniería, cuando se enciende la luz para un salón, simultáneamente se encienden los salones contiguos, originando consumo de electricidad en lugares sin actividad académica. Sobre la cultura de la comunidad Unilibrista para el uso adecuado de la energía eléctrica, es de notar que los jóvenes que son los más involucrados en las diferentes actividades del diario vivir de la Universidad son algo apáticos a la conciencia ambiental y económica que esto genera. Por tal motivo se observa poco interés en preservar y darle buen manejo a estos servicios, dando así un uso poco racional y eficiente a la energía eléctrica. Esta problemática cobija no solo a los estudiantes sino a profesores y administrativos, considerando que entre todos le dan uso continuo a la energía eléctrica y lumínica, aproximadamente 15 horas al día. Se evidencia una cultura de no apagar las luces al salir de los salones, baños, oficinas, etc., Los equipos de los salones (Televisor y Video Beam), permanecen conectados todo el tiempo y la mayoría de las pantallas de los computadores no son apagadas cuando los administrativos o profesores salen a almorzar. Toda esta problemática descrita, plantea la necesidad de tomar partido por parte de la Universidad, frente a la crisis energética y contribuir como entidad educativa para el uso racional de los recursos energéticos del país y con la generación de alternativas energéticas complementarias para suplir las necesidades institucionales.

3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿Cuáles son las estrategias que podrían favorecer el uso racional de los recursos energéticos de la Universidad Libre Bosque Popular, a partir de reestructuraciones técnicas, implementación de tecnologías limpias y el cambio de comportamientos?

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4. JUSTIFICACIÓN En el contexto mundial que involucra gobiernos, ciudades y entidades de toda índole, existen actualmente problemáticas comunes, que abordan escenarios ambientales desde diferentes perspectivas. Una de ellas está asociada con el consumo y usos de los recursos naturales dentro de las edificaciones, tanto en su construcción como en su uso. Esto considerando que el diseño, construcción y mantenimiento de edificios causa un gran impacto en el medio ambiente y en los recursos naturales. Así, los edificios, como construcciones estáticas que hacen parte de la vida diaria, donde el ser humano pasa el 90% de su vida, han sido construidas desde siempre con el desconocimiento que éstos “producen cerca de la mitad (48%) de toda la emisión de gases de efecto invernadero lo cual es mucho mayor que lo emitido por los vehículos (27%) y que por el sector industrial (25%)” (The American Institute of Architects, 2006). Esta emisión de gases se produce debido a los diseños estructurales arquitectónicos poco favorables, los usos indebidos de recursos para la construcción, la utilización poco eficiente de los recursos energéticos, entre otros. Esta es una de las razones por las cuales se hace pertinente el planteamiento de esta investigación, que busca proponer un plan estratégico para el mejoramiento del uso de los recursos energéticos dentro de la Universidad Libre, con el propósito de generar una reducción de gastos por consumo eléctrico en la Universidad y contribuir en los cambios de comportamiento sobre el uso de los recursos en la comunidad unilibrista, tanto en Bogotá como en las otras seccionales. En esta mirada resulta imperante actuar frente a una problemática de la que pueden tomar parte además de los Ingenieros ambientales los Ingenieros Industriales, teniendo en cuenta su filosofía ambientalista, innovadora, creativa y administrativa como ejes fundamentales en su desarrollo profesional. Contribuyendo de esta manera con un beneficio tanto para la Universidad internamente, como para el medio ambiente local, posicionado la institución como una gestora de iniciativas para la reducción del impacto ambiental y mejorar procesos de educación energética para el manejo de recursos. A través de proyectos que aporten al buen uso de los recursos en Colombia, disminuyendo el deterioro de las fuentes de energía eléctrica actuales, como ríos y lagunas. De acuerdo al estudio previo y el levantamiento del estado del arte inicial que ha desarrollado el grupo de investigación gestor de esta propuesta, se encuentra que es viable hacer esta investigación, considerando que no solo se enfoca en la implementación de recursos energéticos alternativos (Identificables para las

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condiciones de cada seccional), sino que también tiene como foco proponer el uso de diversas estrategias de mejoramiento, por un lado desde lo técnico para el sistema eléctrico actual y por otro lado en lo cultural, para el cambio de comportamientos (Conciencia ambiental), por parte de estudiantes administrativos y demás personas pertenecientes a la Institución. De esta manera, se busca también mostrar posibles campos de investigación que aporten, desde la Universidad Libre, con nuevas ideas para poner en marcha posibles proyectos de reducción en consumo energético y reducción de impacto ambiental de construcciones a nivel local y del país, que puedan ser orientadas no sólo a las universidades, sino a diferentes sectores industriales, gubernamentales, de salud etc. para contribuir con la mitigación del calentamiento global y mejorar el uso racional de los recursos naturales.

5. OBJETIVO GENERAL Desarrollar estrategias para el mejoramiento del sistema energético de la Universidad Libre sede Bosque Popular que involucre alternativas para la posible reducción del consumo de la energía eléctrica convencional.

6. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Diagnosticar el estado actual del consumo eléctrico de la sede Bosque Popular de la Universidad Libre identificando condiciones y necesidades particulares.

2. Analizar los datos obtenidos en el diagnóstico para la determinación de los factores técnicos, económicos, ambientales y de confort involucrados en el consumo eléctrico de cada sede.

3. Evaluar posibles alternativas de solución identificando el alcance, viabilidad

económica y técnicas de acuerdo a las necesidades de la sede Universidad Libre Bosque Popular.

4. Generar el plan de mejoramiento para el sistema eléctrico de la sede Bosque

Popular a partir de diferentes estrategias de optimización basadas en alternativas energéticas de reducción de consumo.

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7. SOLUCIÓN PROPUESTA Principalmente se pretende impulsar y planificar la movilidad sostenible en la Universidad Libre por medio de medidas contundentes para frenar el posible despilfarro o inadecuado consumo de energía, basándolo en el ahorro, en el uso de tecnologías más eficientes y fuentes de energías renovables, obteniendo un ahorro en el consumo total de la Universidad entre el 10% y 20% en el 2019 con respecto al 2015. Para esto se incluyen medidas de gestión de demanda, eliminación de energías obsoletas, planes de control semestral y contar con un plan de ahorro donde se concientice a toda la comunidad del continuo crecimiento que se viene dando en el consumo de energía.

8. DELIMITACIÓN DEL PROYECTO

Éste proyecto se podrá tomar como ayuda o ejemplo a cualquier comunidad universitaria, contratistas, visitantes y partes interesadas, que requieran del uso de energía eléctrica u otro tipo de energía y deseen una reducción significativa de su consumo. Cada estudiante inicialmente trabajará en la implementación de las encuestas a la población universitaria la cual cuenta con una población de 6700 aproximadamente, se implementarán listas de chequeo y se realizará el estudio de iluminación en todas las instalaciones de la Universidad. Además, teniendo en cuenta la extensa área con la cual cuenta la Universidad, a cada estudiante le corresponderá 4 de las 8 divisiones que se le realizó a la universidad, los analizará por algunas de las técnicas administrativas de control estadístico según sea el caso, se propondrán soluciones. Divisiones: • Bloque A • Bloque B • Bloque C • Bloque D • Laboratorios • Bloque Posgrados • Biblioteca, papelería y centro médico • Áreas comunes

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Para que al final se realice una generación de estrategias a través de energías alternativas en donde la decisión final sea de la Universidad, para luego su implementación, según se crea conveniente. Se cuenta con un tiempo aproximado de 2 años para la ejecución por completo del proyecto, como se muestra en el cronograma más adelante. Se adjunta la figura 2 que corresponde a la ubicación de la Universidad según Google Maps

Figura 2. Mapa de ubicación

Fuente: Google Maps 2016

9. MARCO REFERENCIAL 9.1. MARCO TEÓRICO Las fuentes de energías renovables se han convertido en un tema prioritario en los planes energéticos, tanto en los países industrializados como en muchas economías en desarrollo, gracias a sus efectos beneficiosos en temas financieros, sociales y ambientales. Así, se destaca la importancia de disponer de fuentes alternativas de energía para satisfacer la demanda de las grandes naciones al proporcionar la expansión del crecimiento en las fuentes alternativas (Vilela y Araújo, 2016). A partir de la gran importancia que ha tomado este tema, las políticas energéticas de los diferentes países se han enfocado en aumentar gradualmente el suministro de energía renovable, elaborándose para ello estrategias de

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desarrollo que diversas regiones, busquen un modo de aprovechar los recursos naturales para la producción de fuentes energéticas, que minimicen el impacto ambiental de la actividad humana sobre el ambiente. 9.1.1. Fuentes de energía: Se definen como “los recursos existentes en la naturaleza de los que la humanidad puede obtener energía utilizable en sus actividades (Meléndez, 2008).” A su vez, estas fuentes de electricidad, tienen su origen en las fuentes no renovables y renovables, esto de acuerdo al ritmo de consumo energético que el ser humano requiere. Sin embargo, en la actualidad algunos problemas relacionados con el desarrollo económico mundial son concernientes con la capacidad energética de cada país existen diferentes fuentes de energía, las cuales se pueden clasifican en dos grandes grupos: a) Fuentes no-renovables las cuales están disponibles en cantidades limitadas y se agotan por su uso, como los combustibles fósiles (carbón mineral, petróleo, gas natural). Estas tienen la característica de que, una vez utilizadas para la generación de energía, no se pueden volver a usar. b) Fuentes renovables son todas aquellas que no se agotan por su uso, como la energía del viento y del sol. El agua y la biomasa también se incluyen en esta categoría, aunque son renovables bajo la condición de que la fuente se maneje en forma apropiada, por ejemplo, las cuencas hidrológicas y plantaciones de árboles. 9.1.2. Energías No Renovables: Se refieren a aquellas fuentes de energía que se almacenan de forma subterránea o terrestre por millones de años, y que tienen la característica de ser un recurso finito y, una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse, debido a que no existe un sistema de producción o extracción viable. A estas fuentes de energía corresponden los combustibles fósiles y nucleares. 9.1.2.1. Combustibles fósiles: La combustión de algunos materiales (carbón, petróleo y gas natural, por ejemplo) suministra a las personas una gran cantidad de energía para realizar actividades tecnológicas. El carbón y, más tarde, el petróleo, han sido los combustibles más empleados debido a la gran cantidad de energía proporcionada durante su combustión (Roldan, 2008). La dependencia de la utilización de fuentes de combustibles fósiles en el mundo se muestra en la gráfica 1, de las cuales el 36% es petróleo, el 23%, carbón y el 21%.

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Grafica 1. Utilización de los combustibles fósiles

Fuente: Hernández, 2016

Por su parte, el carbón es el combustible fósil de más abundancia en el mundo. Se utiliza para la generación de electricidad, la cual ocurre cuando la energía guardada en el carbón se libera y emite calor. Sin embargo, el petróleo es el recurso más popular en el mundo. Por otro lado, el gas natural es el más limpio de los combustibles fósiles y el que menos efectos causa sobre el ambiente y la salud (Del Sol, 2008). El uso de estos combustibles puede realizarse de manera directa, quemándolo para producir energía térmica y energía mecánica, así como para la obtención de potencia eléctrica. Dentro de las ventajas que ofrecen el uso de estos combustibles se encuentran la facilidad de su uso, la disponibilidad, etc. Por otra parte, algunos de los inconvenientes principales son el ser un recurso finito y que su uso produce la emisión de gases que contaminan la atmósfera y resultan tóxicos para la vida (McNeill, s.f). Ante la crisis que amenaza al mundo por los elevados precios de los combustibles fósiles, la única respuesta viable a largo plazo, consiste en desarrollar la tecnología necesaria para aprovechar otras fuentes de energía. La utilización de fuentes renovables es una alternativa frente a los combustibles fósiles o la energía nuclear. En general, las fuentes de energía renovables son menos contaminantes que las fuentes no renovables. 9.1.3. Energías renovables: Las fuentes de energía renovable, Se crean en un flujo continuo y se disipan a través de ciclos naturales que se estima son inagotables, ya que su regeneración es incesante. Este tipo de energía, se define como aquella que, administrada en forma adecuada, puede explotarse ilimitadamente, es decir, su cantidad disponible no disminuye a medida que se aprovecha.

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Este tipo de energía, tiene características importantes destacando principalmente su naturaleza inagotable y renovable, así mismo, es limpia, inagotable y es una alternativa a la actual dependencia del petróleo y de otras alternativas menos seguras y más contaminantes (Procobre.Org., 2008). Existen varias fuentes de energía renovables, de las cuales se pueden mencionar:

• Energía solar • Energía eólica • Energía hidráulica • Energía de biomasa

Cabe mencionar que el uso de las fuentes alternativas para la generación de energía se ha desarrollado a medida que las necesidades del ser humano se van acrecentando, así mismo, de la necesidad de la conservación de los recursos y del planeta. Desde sus inicios, con el descubrimiento del fuego, la humanidad comenzó a controlar y modificar procesos que, hasta ese momento dependían de la naturaleza. Desde entonces, la energía ha sido un elemento indispensable en la satisfacción de las necesidades cotidianas (Del Sol, 2008). Durante la mayor parte de la historia humana, el sistema energético dependió de los flujos naturales de energía, de la fuerza animal y humana para proveer los servicios requeridos en el modo de calor, luz y trabajo. Actualmente, podemos decir que las fuentes de energía son abundantes, entre los cuales destacan las fuentes de energía renovables, por su condición de extensas, no contaminantes y disponibles a nivel local. 9.1.3.1. Energía solar: En el año de 1838, Alexandre Edmond Becquerel descubrió el efecto fotovoltaico, el cual consistente en la transformación directa de la luz en electricidad utilizando un semiconductor, algunos años más tarde, el inglés William Grylls Adams profesor de Filosofía Natural en la King College de Londres, junto con su alumno Richard Evans Day (1877), crearon la primera célula fotovoltaica de selenio. A pesar de que en todos estos descubrimientos la cantidad de electricidad que se obtenía era muy reducida, quedaba descartada cualquier aplicación práctica. De este modo, tuvo que transcurrir un siglo más hasta que Gerald Pearson de Laboratorios Bell, patentó la primera célula fotovoltaica en el año de (1953), mientras experimentaba con las aplicaciones en la electrónica del silicio, fabricó una célula fotovoltaica basada en este material que resultaba mucho más

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eficiente que cualquiera hecha de selenio. A partir de este descubrimiento, Laboratorios Bell, perfeccionó este invento y produjo células solares de silicio capaces de proporcionar suficiente energía eléctrica como para que lograsen obtener aplicaciones prácticas de ellas. De esta manera empezaba la carrera de las placas fotovoltaicas como proveedoras de energía. A partir de ese instante la eficiencia de las células no ha dejado de crecer y su campo de aplicaciones se ha extendido de forma considerable, desde pequeños electrodomésticos, sistemas de iluminación, sensores, sistemas de bombeo y extracción de agua, hasta las centrales de producción de energía eléctrica. La modularidad de los paneles fotovoltaicos es una característica esencial para la versatilidad de este tipo de energía, muy apropiada para los países con bajo nivel de ingresos que no disponen de redes eléctricas. (La historia de la energía solar fotovoltaica, 2013) Este tipo de energía es una tecnología que genera corriente continua, cuya unidad de medida son los vatios, donde por medio de semiconductores cuando haz de fotones incide sobre una célula solar, que es el nombre dado al elemento fotovoltaico individual, se genera potencia eléctrica. El siglo XXI nace con una premisa para el desarrollo sostenible del medio ambiente. El creciente desarrollo industrial y de consumo trae como consecuencia un deterioro del ambiente a través de las emisiones de CO2 y otros gases que además de destruir la capa de Ozono afectan la salud, por lo que el amparo del medio ambiente es compromiso de la humanidad, gobiernos, personas e industria. 9.1.3.2. Energía eólica: La producción de energía utilizando el viento, es una de las más antiguas usadas por la humanidad. Desde el siglo II a.C., en China los hombres utilizaban los molinos de viento para moler granos o bombear agua. Con la llegada de la electricidad, a finales del siglo XIX los primeros aerogeneradores se basaron en la forma y el funcionamiento de los molinos de viento. (Ammonit, 2017) La primera persona que utilizó el viento para generar electricidad fue Charles F. Brush, en el año de 1888, quien construyó el molino de poste Brush, en Cleveland, Ohio. Donde un ventilador gigante con una cola que podía hacer girar el rotor con el viento como se muestra en la figura 3. El molino de poste producía alrededor de 12 KV, cantidad que cargaba las baterías en el sótano de la casa de Brush. Éstas suministraban energía a las lámparas y a pequeños motores eléctricos. (Oviedo-Salazar, 2015)

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Figura 3. Poste Brush

Fuente: google, 21 julio

Con la primera crisis del petróleo, sobre todo a partir de los movimientos contra la energía nuclear, inició el interés en energías renovables, por lo que se buscaron nuevos caminos para explotar los recursos del planeta, tanto ecológicamente como económicamente sostenibles. Los aerogeneradores de aquella época eran demasiado caros, y el elevado precio de la energía que se obtenía a través de los mismos era un argumento para estar en contra de su construcción. (Ammonit, 2017) Debido a esto, los gobiernos promovieron la energía eólica en forma de programas de investigación, la mayoría de las mismas aportadas por los gobiernos regionales. Fue así como se crearon institutos de investigación que han llevado a cabo una estandarización de las instalaciones y de los métodos de seguridad que han alcanzado un mejor rendimiento económico. Los altos costos de generación de electricidad a partir del viento se redujeron considerablemente en el año de 1981 al 50% con el desarrollo de un aerogenerador de 55 KV. (Ammonit, 2017) Las organizaciones ecológicas consideran la energía eólica una de las fuentes de más económicas si se incluyen los costos externos de generación de energía. Actualmente el proceso de generar electricidad por medio del viento comienza a partir de una torre muy elevada en la parte superior, que puede llegar a ser de un aproximado de 67 metros, un soporte especial en la parte superior conecta las aletas propulsoras con la torre, sobre un eje horizontal, el soporte también contiene un generador y un eje. El viento hace girar las aletas propulsoras, que a la vez hacen girar el eje, éste se conecta con el generador que produce electricidad. Generalmente, se ubican grupos de turbinas a lo largo de un área extensa y éstos forman una planta de energía eólica o parque eólico. (EpoaNiixt, s.f.)

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La energía eólica tiene como gran ventaja que no produce emisiones de dióxido de carbono (CO2) y evidentemente no es finita. 9.1.3.3. Energía hidráulica: La fuerza del agua fue aprovechada para diversos usos, como moler grano o triturar materiales con alto contenido en celulosa para la producción de papel, hecho que prueban los numerosos molinos de agua conservados en diferentes partes del mundo. La creciente industrialización del norte de Europa provocó una gran demanda de energía que vino a ser suplida en buena parte, gracias a la hidroelectricidad, ya que la extracción de carbón todavía no era lo suficientemente fuerte como para cubrir las necesidades industriales. Se considera que la primera central hidroeléctrica fue la construida en Northumberland, Reino Unido, en el año de 1880 y un año después comenzó a utilizarse la energía procedente de las cataratas del Niágara para alimentar el alumbrado público. A finales de la década ya existían más de 200 centrales tan solo en Estados Unidos de América y Canadá. (Descubre la Energía, s.f.) Esta fuente de energía tuvo un rápido crecimiento debido al desarrollo técnico experimentado a finales del siglo XIX y principios del XX, especialmente en lo que se refiere a la invención del generador eléctrico y al perfeccionamiento de las turbinas hidráulicas. A pesar de que las tecnologías de producción no han experimentado grandes revoluciones desde principios del siglo XX, sí se han desarrollado nuevos mecanismos para optimizar el rendimiento, existiendo, hoy en día, diferentes tipos de turbinas que son utilizadas de acuerdo a las características del entorno donde se encuentra la Hidroeléctrica. La energía hidroeléctrica sigue siendo la energía renovable más utilizada en todo el mundo, ya que se estima que un 20% de la energía consumida en el mundo tiene origen hidroeléctrico, mientras que en los países en desarrollo este porcentaje se eleva en un 33%. Si se compara con otras energías renovables los datos son concluyentes, del total de la producción de energía renovable mundial, un 90% tiene su origen en la hidrogenación. (Hispagua, s.f.) Se trata, además, de una energía en crecimiento especialmente en las áreas menos desarrolladas. La producción de energía hidroeléctrica ha crecido en un 65% en todo el mundo, siendo este aumento más evidente en los países de América Latina, Asia y África. Mientras que en estas regiones tan solo se aprovecha el 7% de su potencial hidroeléctrica, en áreas más desarrolladas, como Europa, este porcentaje asciende al 75% (Unesco 2011).

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Como dato relevante, las centrales hidráulicas precisan inundar grandes superficies de terreno, dejando a veces bajo el agua zonas de alto valor ecológico o cultural. 9.1.3.4. Biomasa: Es la forma más antigua de energía usad por la humanidad, básicamente las ramas y troncos de los árboles que al quemarlos producían luz y calor. Desde la prehistoria las personas han utilizado esta energía por medio de combustión directa: quemándola en hogueras, en hornos y cocinas artesanales e incluso en calderas. Esto se usaba para cocinar alimentos, para protegerse de fríos. En América, Asia y Europa, era común alojar a los animales bajo las casas; esto tenía la función de mantener los animales dentro del hogar ya que los mantenía un poco más calientes por medio del calor corporal de los animales y también por el calor producido por los microorganismos durante el proceso de descomposición del estiércol, ambos son ejemplos de biomasa. Se reconoce que las nuevas tecnologías de conversión de la biomasa en calor, electricidad y combustibles para el transporte pueden hacer de este recurso renovable una alternativa interesante frente a los combustibles convencionales. (Oviedo-Salazar, 2015) La ventaja de la biomasa frente a otras fuentes renovables es que tiene la capacidad intrínseca de almacenar energía, ya que en realidad la biomasa es energía solar sintetizada y almacenada en forma de enlaces químicos, ya que viene a ser el conjunto de materiales biológicos, no utilizables para alimentación y que no han sufrido cambios profundos en su composición tales como los ocurridos en la formación de los combustibles fósiles. En la actualidad, el 98% del mercado del transporte depende del petróleo, por lo que es urgente buscar alternativas para la diversificación energética de este sector. La transformación de biomasa en biocombustibles líquidos aptos para su utilización en motores de combustión interna se desarrolló intensamente en Brasil, generando etanol a partir de caña de azúcar, que posteriormente se quema directamente en los vehículos. (Medina) 9.2. MARCO CONCEPTUAL 9.2.1. Eficiencia energética (ee): Es el conjunto de acciones que permiten optimizar la relación entre la cantidad de energía consumida y los productos y servicios finales obtenidos. Ser eficientes con el uso de la energía significa “hacer

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más con menos o al menos con lo mismo”, es aprovechar en forma más completa y funcional la energía sin disminuir la calidad de vida de los usuarios finales. 9.2.2. Energía eléctrica: La energía eléctrica está relacionada con la corriente eléctrica. Es decir, en un circuito en el que cada extremo tiene una diferencia de potencial diferente. 9.2.3. Energía: Propiedad de los cuerpos que se manifiesta por su capacidad de realizar un cambio (de posición o de cualquier otro tipo).

• Energía primaria: Fuente de energía natural existente en la Naturaleza, como el carbón, el petróleo, el gas natural, el sol, agua almacenada o en movimiento, las mareas, el viento, el uranio, calor almacenado en la tierra (geotermia), etc. Después de su transformación, la energía primaria produce energía intermedia (gasolina, carbón, electricidad, etc.). (Agenbur, s.f.)

9.2.4. Tipos de Energía: (Endesa, 2016)

• Energía mecánica: La energía mecánica relacionada con la posición y el movimiento del cuerpo, y que se divide en estas dos formas:

- Energía cinética, que se manifiesta cuando los cuerpos se mueven. Es decir, es la energía asociada a la velocidad de cada cuerpo. Se calcula con la fórmula: E c= ½ m • v 2 Donde m es la masa (Kg), v la velocidad (m/s) y E c la energía cinética (J=Kg·m 2 /s 2)

- Energía potencial: Hace referencia a la posición que ocupa una

masa en el espacio. Su fórmula es: E p= m • g • h Donde m es la masa (Kg), g la gravedad de la Tierra (9,81 m/s 2), h= la altura (m) y E p la energía potencial (J=Kg·m 2 /s 2).

La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial de un cuerpo. Su fórmula es: E m = E p + E c

Donde E m es la energía mecánica (J), E p la energía potencial (J) y E c la energía cinética (J).

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• Energía electromagnética: Esta energía se atribuye a la presencia de un campo electromagnético, las radiaciones que provoca el Sol son un ejemplo de ondas electromagnéticas que se manifiestan en forma de luz, radiación infrarroja u ondas de radio. (Endesa, 2016)

• Calor: Es un tipo de energía que se manifiesta cuando se transfiere energía de un cuerpo caliente a otro cuerpo más frío. Sin embargo, no siempre viaja de la misma manera, existiendo tres formas diferentes de transferencia energética: (Endesa, 2016)

- Conducción: Cuando se calienta un extremo de un material, sus

partículas vibran y chocan con las partículas vecinas, transmitiéndoles parte de su energía.

- Radiación: El calor se propaga a través de ondas de radiación infrarroja (ondas que se propagan a través del vacío y a la velocidad de la luz).

- Convección: Que es propia de fluidos (líquidos o gaseosos) en movimiento.

9.2.5. Balance energético: Aplicación de la ecuación de la conservación de la

energía a un sistema determinado. Contabilidad de cantidades de energía intercambiadas por un sistema. (Agenbur, s.f.)

9.2.6. Célula fotovoltaica: Dispositivo, normalmente a base de silicio, que permite la transformación de la radiación solar en electricidad. (Agenbur, s.f.)

9.2.7. Hidrocarburo: Compuesto químico cuyos elementos componentes son el

hidrógeno y el carbono.

9.2.8. Intensidad energética: Relación entre la energía consumida y el Producto Interior Bruto. Mide la eficiencia energética global de un sistema económico, en sentido inverso. Normalmente se da en tep/dólares USA o cualquier otra moneda. (Agenbur, s.f.)

9.3. MARCO LEGAL Y NORMATIVO Al iniciar ésta investigación, se tuvieron en cuenta algunos conceptos en donde induce a entender un poco más sobre la normatividad en Colombia y en el mundo sobre el proyecto.

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9.3.1. LEED (Leadership in Energy & Environmental Design): Es un sistema de certificación de edificios sostenibles, desarrollado por el Consejo de Construcción Verde de Estados Unidos (US Green Building Council) compuesto de un conjunto de normas sobre la utilización de estrategias encaminadas a la sostenibilidad en todo tipo de edificios, que reconoce la construcción de espacios responsables con el medio ambiente, y cuyo diseño permite el uso eficiente de los recursos naturales [11]. 9.3.2. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers): IEEE es la mayor organización profesional técnica del mundo dedicado al avance de la tecnología en beneficio de la humanidad. IEEE y sus miembros inspiran una comunidad global de innovación para un futuro mejor a través de sus publicaciones citadas altamente, conferencias, estándares de tecnología y las actividades profesionales y educativas. IEEE es la "voz" de confianza para la ingeniería, la informática y la tecnología de la información en todo el mundo. Hay más de 420.000 miembros del IEEE en más de 160 países, publica una tercera parte de la literatura técnica del mundo en ingeniería eléctrica, informática y electrónica, y es líder en el desarrollo de normas internacionales que sustentan muchas de las telecomunicaciones de hoy en día, la tecnología de la información y los productos y servicios de generación de energía [12]. 9.3.3. MME (El Ministerio de Minas y Energía): Es una entidad pública de carácter nacional del nivel superior ejecutivo central, cuya responsabilidad es la de administrar los recursos naturales no renovables del país asegurando su mejor y mayor utilización; la orientación en el uso y regulación de los mismos, garantizando su abastecimiento y velando por la protección de los recursos naturales del medio ambiente con el fin de garantizar su conservación, restauración y el desarrollo sostenible, de conformidad con los criterios de evaluación, seguimiento y manejo ambiental, señalados por la autoridad ambiental competente [13]. 9.3.4. RETIE (Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas): Es el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas y fue creado por el Decreto 18039 de 2004, del Ministerio de Minas y Energía. El objetivo de este reglamento es establecer medidas que garanticen la seguridad de las personas, vida animal y vegetal y la preservación del medio ambiente, previniendo, minimizando o eliminado los riesgos de origen eléctrico. (Ministerio, Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE, 2013) 9.3.5. UPME (Unidad de Planeación Minero Energética): La Unidad de Planeación Minero-Energética, UPME, tiene por objetivo planear de forma integral, indicativa, permanente y coordinada con las entidades del sector minero

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energético, tanto entidades públicas como privadas, el desarrollo y aprovechamiento de los recursos energéticos y mineros, producir y divulgar la información minero energética requerida. (Por el cual se modifica la estructura de la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME)., 2013) 9.3.6. RETILAP (Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público): El objeto fundamental del reglamento es establecer los requisitos y medidas que deben cumplir los sistemas de iluminación y alumbrado público, tendientes a garantizar: Los niveles y calidades de la energía lumínica requerida en la actividad visual, la seguridad en el abastecimiento energético, la protección del consumidor y la preservación del medio ambiente; previniendo, minimizando o eliminando los riesgos originados por la instalación y uso de sistemas de iluminación. (Ministerio, Ministerio de Minas y Energía, 2009) 9.3.7. GTC 8 Guía Técnica Colombiana (Electrotecnia. Principios de ergonomía visual. Iluminación para ambientes de trabajo en espacios cerrados): Esta norma establece los principios de ergonomía visual e identifica los parámetros que influyen en el rendimiento visual. También presenta los criterios que se deben satisfacer para alcanzar un campo visual de condiciones aceptables. (Icontec, Icontec, 1994) 9.3.8. NTC 189 (Electrotecnia. Bombillas eléctricas de filamento de tungsteno para uso doméstico y usos similares de iluminación en general): Ésta norma establece los requisitos que deben cumplir y los ensayos a los cuales deben someterse las bombillas eléctricas de filamento de tungsteno para uso doméstico y usos similares de iluminación en general, con bulbo de vidrio en cualquiera de sus formas y acabados con potencia nominal entre 25 W y 200 W y tensión nominal entre 100 V y 250 V. (Icontec, Icontec, 2009) 9.3.9. NTC 1469 (Casquillos y portalámparas para lámparas de iluminación general. Designaciones): Esta norma establece la forma como deben designarse los casquillos y portalámparas para lámparas de iluminación general.

9.3.10. NTC 2470 (Electrotecnia. Equipos de iluminación pública. Fotocontrol de tipo bloqueo y receptáculo de acople. Intercambiabilidad, ensayos físicos y eléctricos): Esta norma trata sobre equipo para iluminación pública que se puede intercambiar física y eléctricamente para operar dentro de valores establecidos.

• Dispositivo de fotocontrol tipo bloqueo; de aquí en adelante se denominará “fotocontrol”.

• Receptáculo de acople tipo bloqueo; de aquí en adelante se denominará “receptáculo” o base de fotocontrol.

• Cápsulas de cortocircuito y de no cortocircuito.

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9.3.11. NTC 2631 (Energía solar. Cálculo de transmitancia y reflectancia fotométricas en materiales sometidos a radiación solar): Esta norma describe el cálculo de la transmitancia y reflectancia luminosas (fotométricas) a partir de los datos obtenidos mediante el método de ensayo ASTM E903 para el espectro de radiación de la transmitancia y reflectancia de los materiales. La determinación de la transmitancia luminosa según esta norma es preferida sobre la medición de la transmitancia fotométrica mediante un método que utilice el sol como una fuente y un fotómetro como detector, excepto para láminas que no sean homogéneas o que sean configuradas o corrugadas. Los valores establecidos en unidades SI se deben considerar como normativos. Esta norma no incluye otras unidades de medida. Esta norma no pretende señalar todos los problemas de seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer las prevenciones necesarias de seguridad y determinar la aplicabilidad de limitaciones regulatorias antes de usar la norma. (Icontec, NTC 2631, 2012 Octubre) 9.3.12. NTC 3547 (Electrotecnia. Controles para sistemas de iluminación exterior): Esta norma se aplica a los controles de sistemas de iluminación, de uso interior, exterior o ambos, cuya función consiste en abrir y cerrar circuitos eléctricos. Se aplica solamente a contactores de tipo electromagnético de interrupción en aire y cuyos contactos principales se conecten a circuitos de tensión, que no excedan los 660 V de corriente alterna, accionados por fotoceldas, relojes de control de alumbrado público, o cualquier otro elemento igualmente funcional. (Icontec, Icontec, 1993)

10. MARCO METODOLÓGICO

10.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN Documental, mixta y aplicada Éste tipo de investigación en éste caso se toma como criterio el lugar y los recursos donde se obtiene la información requerida, la investigación documental es aquella que se realiza a través de la consulta de documentos (libros, revistas, periódicos, memorias, anuarios, registros, etc.). La de campo o investigación directa o aplicada es la que se efectúa en el lugar y tiempo en que ocurren los fenómenos objeto de estudio y la investigación mixta es aquella que participa de

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la naturaleza de la investigación documental y de la investigación de campo o aplicada [14]. 10.2. CUADRO METODOLÓGICO Para llevar a cabo el desarrollo de estrategias para el consumo energético mediante el aprovechamiento de recursos y utilización de energías alternativas primero se recopilará la información del estado actual del consumo eléctrico, seguido del análisis de los datos recolectados, para de esta manera evaluar posibles alternativas de mejora específicas para el caso de la universidad libre y de esta manera generar un plan de mejoramiento que incluya el uso de energías alternativas. (Ver tabla 1)

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Tabla 1. Cuadro metodológico

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ACTIVIDADES METODOLOGÍA TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN

DE DATOS

Diagnosticar el estado actual del consumo eléctrico de la sede Bosque Popular de la Universidad libre identificando condiciones y necesidades particulares.

• Elaboración y aplicación

de encuestas a toda la comunidad universitaria

• Entrevistas a la comunidad universitaria.

• Estudio de confort visual • Validación del estado

físico de las instalaciones eléctricas

Para esta primera fase se construirán instrumentos de indagación que permitan obtener información de los componentes técnico, estructural, de funcionamiento y del uso que se le da a la energía de la sede. Para este propósito se hace necesario además de inspeccionar las infraestructuras físicas de la sede e, indagar con la comunidad universitaria los comportamientos actuales que se tiene sobre la manera en cómo se usan los recursos energéticos. La construcción de estos instrumentos estará enmarcada en condiciones ambientales y de confort a partir de la clasificación LEED (LEED-NC, 2005) y en condiciones técnicas de acuerdo a normatividad de la IEEE y el Ministerio de Minas y Energía MME. Se tendrán cuenta estos referentes para la adaptación y adecuación los instrumentos al objeto de estudio de esta investigación.

• Adaptación de instrumentos de acuerdo con LEED, IEEE, MME

• Diseño de listas de chequeo • Estudio higiénico de

iluminación

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Analizar los datos obtenidos en el diagnóstico para la determinación de los factores técnicos, económicos, ambientales y de confort involucrados en el consumo eléctrico de cada sede.

• Recolección de datos • Análisis de datos

De acuerdo a los datos obtenidos en el diagnóstico, a partir de inspecciones visuales y entrevistas se evaluarán los factores influyentes relacionados con rutinas de uso, necesidades inminentes y el análisis de información estadística de consumos y costos de la energía eléctrica utilizada. Todo esto se desarrollará a la luz de los referentes teóricos consultados, comparando resultados con proyectos de investigación similares.

• Construcción teórica sobre la temática

• Revisión de fuentes bibliográficas

• Análisis de información estadística de consumos y costos

Evaluar posibles alternativas de solución identificando el alcance, viabilidad económica y técnica de acuerdo a las necesidades de la sede.

• Evaluación de datos • Establecer opciones de

mejora • Validación de posibles

opciones optimas

A partir de un análisis de las debilidades, oportunidades, fortalezas y amenazas se construirán unas primeras aproximaciones a posibles propuestas de solución, para someterlas a pruebas teóricas o estadísticas que permitan establecer la viabilidad de su implementación.

• Validación con expertos utilizando técnicas de triangulación

• Técnicas administrativas de control estadístico

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Generar el plan de mejoramiento para el sistema eléctrico en cada sede a partir de diferentes estrategias de optimización basadas en alternativas energéticas de reducción de consumo.

• Acciones de mejora a

implementar • Diseñar plan de

mejoramiento con el fin de lograr un uso eficiente de los recursos

Esta última fase busca consolidar una propuesta que contenga un plan de mejoramiento para optimizar el uso de los recursos energéticos en la sede Bosque Popular, para promover un uso racional de la energía eléctrica utilizando alternativas energéticas de reducción de consumo. Basadas en readecuación de instalaciones eléctricas, mejoras menores de infraestructura física, adecuación de luz natural, implementación de tecnologías limpias para la generación alterna de energía, etc.

• Propuesta plan de mejoramiento

• Análisis del posible impacto generado

Fuente: Los autores, 2017

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11. RECURSOS Y PRESUPUESTO

Para llevar a cabo la ejecución del proyecto desarrollo de estrategias para el consumo energético mediante el aprovechamiento de recursos y utilización de energías alternativas en la Universidad Libre sede bosque popular se deben establecer los recursos tanto físicos como Humanos e institucionales, necesarios para desarrollar dicho proyecto.

Físicos • Instalaciones Universidad Libre • Luxómetro • Medidor de brillo • Voltímetro • Galvanómetro • Amperímetro • Multímetro • Flexómetro

Humanos e institucionales

• Docente de física eléctrica • Docente de seguridad y salud ocupacional • Asesor del proyecto • Investigadores • Universidad Libre

Presupuesto Se efectuará el cálculo de los costos que tiene la recolección y análisis de la información requerida para llevar a cabo el proyecto. Se determinan los costos para el desarrollo de estrategias para el consumo energético, costos de materiales para la ejecución del proyecto y la cantidad de recurso humano necesario para evaluar y afrontar las distintas problemáticas posibles en el desarrollo del proyecto En la tabla 2 se mostrará la lista de precio por separado de los diferentes equipos y materiales que se utilizarán para la generación de opciones de mejora.

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Tabla 2. Presupuesto

Fuente: Los autores, 2017

12. BIBLIOGRAFÍA [1] Universidad de Bogotá, Jorge Tadeo Lozano, (30 octubre 2014). El Centro de

Investigación en Procesos de Ingeniería. Bogotá Colombia. http://www.utadeo.edu.co/es/noticia/destacadas/home/1/la-energia-limpia-activa-la-tadeo

[2] SANTIESTEBAN-VELÁZQUEZ Anislei. José Marcos Gil-Ortiz. Pedro Dionisio Remedios-Castañeiras. Jorge Michel Corrales-Suarez. (julio-septiembre 2014) Gestión de la Energía en la Universidad de Las Tunas. Cuba.

[3] Cantabria, Campus Internacional. (julio 21 2011). Voluntariado ambiental. Cantabria, España. http://web.unican.es/unidades/ecocampus/gestion-ambiental/energia

[4] André, Francisco. Javier. Castro, Luis Miguel de. Cerdá, Emilio. (mayo 2011). Universidad Complutense. Madrid. http://www.revistasice.com/CachePDF/CICE_83___810091ECBB9FFCF682FDFE12C77FAB6D.pdf

[5] Lezcano Oquendo, Diego. Armando. (2011). 1.5. Estudio energético para identificar y evaluar potencialidades en energías renovables en el territorio colombiano, para planeamiento energético en periodos futuros. (Tesis de maestría). Universidad Nacional de Colombia. Medellín Colombia.

[6] Calderón, Corredor, García, Gómez. (octubre 2013). Análisis costo beneficio de energías renovables no convencionales en Colombia. Documento preparado para WWF. Bogotá, Colombia.

ITEM UNIDAD CANTIDAD Vr. UNITARIO Vr. TOTAL FUENTE DE FINANCIAMIENTO

Luxómetro Unidad 2 $ 1.000.000 $ 2.000.000 Universidad Libre.Medidor de brillo Unidad 2 $ 1.200.000 $ 2.400.000 Universidad Libre.Voltímetro Unidad 2 $ 70.000 $ 140.000 Universidad Libre.Galvanómetro Unidad 2 $ 120.000 $ 240.000 Universidad Libre.Amperímetro Unidad 2 $ 200.000 $ 400.000 Universidad Libre.Multímetro Unidad 2 $ 380.000 $ 760.000 Universidad Libre.Flexómetro Unidad 2 $ 15.000 $ 30.000 Universidad Libre.Profesor de físicaeléctrica Docente 1 $80.000/h $ 2.400.000 Universidad Libre.

Profesor de seguridad y salud ocupacional Docente 1 $80.000/h $ 1.600.000 Universidad Libre.

Papelería Hojas 500 $ 10.000 $ 10.000 Universidad Libre.Investigadores Docente 2 $ 25.000/h $ 3.000.000 Universidad Libre.Director Docente 1 $80.000/h $ 2.400.000 Universidad Libre.

TOTAL $ 15.350.000

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[7] Arboleda, Camargo, Cardona. (2014). 1.7. Producción de energía limpia en Colombia, la base para un crecimiento sostenible. Compañía Expertos en Mercados, Filial de ISA, Colombia.

[8] González Manosalva, Carlos. Alberto. (2012). Definición de la composición en las fuentes hidráulica y eólica para la generación de energía eléctrica en el contexto colombiano aplicando la teoría de portafolio. (Tesis de Maestría). Universidad Nacional de Colombia. Medellín Colombia.

[9] Cardona, Cruz, Hernández. (julio- diciembre 2013). Entramado. Universidad libre. Cali Colombia.

[10] Cardona y Hernández. (2013). Diseño e implementación de una aplicación electrónica para el ahorro de energía eléctrica en una vivienda del sector rural utilizando una energía alternativa. (Pregrado, proyecto de grado). Universidad de San Buenaventura. Cali, Colombia.

[11] Leadership in Energy & Environmental Design. (2016). http://www.actiu.com/es/empresa/actiu-leed/actiu-que-es-leed.

[12] Institute of Electrical and Electronics Engineers. (2016). https://www.ieee.org/index.html.

[13] Ministerio de Minas y Energía. (2014). https://www.minminas.gov.co/energia2. Bogotá. Colombia.

[14] Grajales G. Tevni, tipos de investigación, pág. 3. http://tgrajales.net/investipos.pdf.

13. TRABAJOS CITADOS

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• Ammonit. (2017). Obtenido de Ammonit: http://www.ammonit.com/es/informacion-eolica/energia-eolica#top

• Descubre la Energía. (s.f.). Obtenido de Descubre la Energía: https://descubrelaenergia.fundaciondescubre.es/las-fuentes/hidraulica/

• Endesa. (2016). Obtenido de Endesa: http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptos-basicos/i.-la-energia-y-los-recursos-energeticos

• EpoaNiixt. (s.f.).

• Hispagua. (s.f.). Origen e historia de la energía hidráulica. Obtenido de Hispagua: http://hispagua.cedex.es/sites/default/files/especiales/energia_hidr/1a_origen.htm

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• Icontec. (28 de julio de 1993). Icontec. Obtenido de Icontec: https://tienda.icontec.org/wp-content/uploads/pdfs/NTC3547.pdf

• Icontec. (17 de Agosto de 1994). Icontec. Obtenido de Icontec: https://tienda.icontec.org/wp-content/uploads/pdfs/GTC8.pdf

• Icontec. (2009). Icontec. Obtenido de Icontec: https://www.libreriadelau.com/ntc-189-electrotecnia-bombillas-electricas-de-filamento-de-tungsteno-para-uso-domestico-y-usos-similares-de-iluminacion-en-general-icontec-null-ingenieria-de-la-energia/p

• Icontec. (2012 Octubre). NTC 2631. Bogotá: ICONTEC.

• La historia de la energía solar fotovoltaica. (2013). Obtenido de Sitiosolar.com.

• Medina, M. L. (s.f.). Energías renovables, una alternativa racional. Ingeniera de Caminos y Licenciada en Sociología., 7.

• Ministerio. (06 de Agosto de 2009). Ministerio de Minas y Energía. Obtenido de Ministerio de Minas y Energía: https://www.minminas.gov.co/documents/10180//23517//22031-5126.pdf

• Ministerio. (08 de 2013). Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE. Ministerios de Minas y Energía. Bogotá, Colombia.

• Oviedo-Salazar, J. M. (2015). Historia y Uso de Energías Renovables . International Journal of Good Conscience., 18.

• Por el cual se modifica la estructura de la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME). (17 de Junio de 2013). Decreto 1258 . Bogotá.