instituto nacional de electricidad y energías limpias | gobierno - … · 2011-01-11 · el iie...

Junta Directiva

Comité Técnico Operativo

Comité Editorial

Boletín IIE es una publicación trimestral, de distribución gratuita y editada por el Departamento de Difusión, del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE). Los artículos firmados son responsabilidad de sus autores. El material de este Boletín sólo puede reproducirse parcial o totalmente, con la autorización escrita del IIE. Certificado de licitud de título 01777. Franqueo pagado, publicación periódica, permiso número 002 0583, características 319 321412, autorizado por Sepomex.

El tiraje de esta publicación es de 1,500 ejemplares.

Impreso en los talleres de Dicograf, S.A. de C.V. Av. Poder Legislativo 304, colonia Prados de Cuernavaca, C.P. 62239 Cuernavaca, Morelos, México.

Consejeros propietarios: • Mauro Díaz Domínguez, coordinador de asesores de la C. Secretaria de Energía • José Abel Valdez Campoy, director de Operación en funciones de la Comisión Federal de Electricidad • Rodolfo Nieblas Castro, director de Modernización de la Comisión Federal de Electricidad • Florencio Aboytes García, subdirector de Programación de la Comisión Federal de Electricidad • subdirección de Distribución de la Comisión Federal de Electricidad • Jaime Francisco Hernández Martínez, director general de Programación y Presupuesto “B” • José Narro Robles, rector de la Universidad Nacional Autónoma de México • Yoloxóchitl Bustamante Diez, directora general del Instituto Politécnico Nacional • Enrique Fernández Fassnach, rector general de la Universidad Autónoma Metropolitana • Juan Carlos Romero Hicks, director general del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología • Carlos Vélez Ocón, consultor • Ramiro García Sosa, consultor

Comisarios públicos: • Samuel Alcocer Flores, delegado y comisario público propietario del Sector Energía de la Secretaría de la Función Pública • Juan Edmundo Granados Nieto, subdelegado y comisario público suplente del Sector Energía de la Secretaría de la Función Pública

Invitados: • Emiliano Pedraza Hinojosa, director general de la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía • Gerardo Lozano Dubernard, Béjar, Galindo, Lozano y Compañía, S. C., socio director • Miguel Vázquez Rodríguez, presidente de la Comisión de Innovación y Tecnología de la Cámara Nacional de Manufacturas Eléctricas

Presidente: Alfredo Elías Ayub, director general de la Comisión Federal de ElectricidadSecretario: Gabriel Garza Herrera, presidente de la Cámara Nacional de Manufacturas Eléctricas

Presidente: Julio Alberto Valle Pereña, Secretaría de EnergíaSecretario técnico: Fernando A. Kohrs Aldape, Instituto de Investigaciones Eléctricas

• José Abel Valdez Campoy, Comisión Federal de Electricidad • Juan Edmundo Granados Nieto, Secretaría de la Función Pública • Jaime Francisco Hernández

Martínez, Secretaría de Hacienda y Crédito Público • José Narro Robles, Universidad Nacional Autónoma de México • Yoloxóchitl Bustamante Diez,

Instituto Politécnico Nacional • Enrique Fernández Fassnach, Universidad Autónoma Metropolitana • Juan Carlos Romero Hicks, Consejo Nacional de

Ciencia y Tecnología • Emiliano Pedraza Hinojosa, Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía • Miguel Vázquez Rodríguez, Comisión de

Innovación y Tecnología de la Cámara Nacional de Manufacturas Eléctricas

• Francisco Escárcega Rodríguez, coordinador de Comunicación Institucional • Gladys

Dávila Núñez, jefa del Departamento de Difusión • Federico Estrada Arias, coordinador

editorial • Ada G. Lastiri Gutiérrez, cuidado de la edición • Arturo Fragoso Malacara,

diseño gráfico • Verónica García Rodríguez, diagramación y formación • Wendy Lugo

Sandoval, publicación electrónica • Sergio Ortega López, fotografía • Ana María

Sámano Ramírez, distribución

• Julián Adame Miranda, director ejecutivo • Ángel Fierros Palacios,

director de Energías Alternas • Salvador González Castro, director

de Sistemas de Control • Rolando Nieva Gómez, director de

Sistemas Eléctricos • José M. González Santaló, director de Sistemas

Mecánicos • Fernando A. Kohrs Aldape, director de Planeación,

Gestión de la Estrategia y Comercialización • José Alfredo Pérez

Gil y García, director de Administración y Finanzas

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Sumarioenero-marzo-2011

Boletín IIE

Sumario2 Editorial

3 DivulgaciónGestióndealarmasenplantasdeprocesoOctavio Gómez Camargo y Guillermo Romero JiménezSe describen los sistemas de alarmas de las plantas de proceso o de generación eléctrica y se plantean los beneficios que éstos brindan en los sistemas de control distribuido.

12 TendenciatecnológicaInvestigación sobre posibles riesgos a la salud humana por exposición a la radiación de ondas electromagnéticasproducidasporlasradiocomunicacionesCarlos Felipe García Hernández, Pablo Héctor Ibargüengoytia González, Andrés Flores García y Laura Elena Franco CamposSe presenta un procedimiento de verificación basado en una investigación sobre los posibles riesgos a la salud humana por expo-sición a la radiación de ondas electromagnéticas.

20 ArtículotécnicoDeterminacióndeldañoenpozosgeotérmicosapartirdesuspruebasdeproducciónAlfonso Aragón Aguilar, Georgina Izquierdo Montalvo y Víctor Arellano GómezSe describe la evolución que sufre el factor de daño en un pozo durante su etapa productiva, el cual es identificable a partir de la disminución en las características de su producción.

28 ComunidadIIE El IIE celebra en el MUTEC 35 años de vida

El IIE “ha sabido adaptar su personalidad a las exigencias del contexto mundial”, Georgina Kessel Martínez El IIE es “uno de los pilares del sector eléctrico mexicano”, Alfredo Elías Ayub “Durante estos 35 años, el IIE ha hecho cosas positivas para México”, Julián Adame Miranda

El IIE participa en congreso internacional en Japón Investigadores del IIE son galardonados con un premio de ASME Visita del Ministerio de Electricidad y Energía Renovable de la República del EcuadorEl IIE recibe un reconocimiento de la CFE

33 BrevestécnicasNIS:ModelodeValidacióndeEstrategiasOperativasaCortoPlazo.Oscar Girón CabreraElIIEbuscasolucionesparalaadecuadaoperacióndelSistemaEléctricoNacionalantelapresenciadegeneracióneólica.Adrián Inda Ruiz

36 ArtículodeinvestigaciónLabasuracomorecursoenergético.SituaciónactualyprospectivaenMéxico.José Luis Arvizu FernándezSe describen los factores involucrados en el aprovechamiento energético de la basura municipal, y se estima el potencial para la gene-ración de electricidad en nuestro país, mediante la conversión de la basura por medios biológicos en rellenos sanitarios y por incinera-ción en plantas térmicas. Artículo publicado originalmente en la revista de Ingeniería Civil, edición 496, agosto 2010.

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Boletín IIEenero-marzo-2011Editorial

Editorial

La vertiginosidad y rapidez de los cambios que se están dando a nivel mundial, obliga a las empresas,

organizaciones, instituciones educativas y centros de investigación a mantenerse a la vanguardia, de tal forma que puedan estar preparadas para afrontar con éxito los retos que dichos cambios representan.

Se trata pues, de aplicar sus conocimientos y experiencia, agregando un plus impres-cindible: la innovación, elemento que permite ofrecer alternativas de solución y herramientas para la mejora continua, a fin de satisfacer las necesidades de sus clientes, alcanzando en todo momento

niveles óptimos de calidad y competiti-vidad, para garantizar su permanencia en el mercado.

Y eso es lo que en sus primeros 35 años de vida, celebrados durante 2010, ha hecho el Instituto de Investigaciones Eléc-tricas, un centro público de investigación que se ha dado a la tarea de promover y apoyar la innovación mediante la investi-gación aplicada y el desarrollo tecnológico con alto valor agregado, aumentando la competitividad de la industria eléctrica, representada por la Comisión Federal de Electricidad, y otras industrias con necesi-dades afines.

Es así que en éste, el primero número de 2011 se describen, en la sección de divulgación, los sistemas de alarmas de las plantas de proceso o de generación eléctrica y se plantean los beneficios que éstos brindan en los sistemas de control distribuido.

En la sección de tendencia tecnológica se presenta un procedimiento de verifica-ción, basado en una investigación, rela-cionada con los posibles riesgos a la salud humana, por exposición a la radiación de ondas electromagnéticas producidas por las radiocomunicaciones.

El artículoTécnicodescribe la evolución que sufre el factor de daño en un pozo geotérmico durante su etapa produc-tiva, el cual es identificable a partir de la

disminución en las características de su producción.

En comunidad IIE, nuevamente damos un recorrido por los diferentes eventos a los que asistió el Instituto, los que orga-nizó a propósito de sus 35 años de vida, y las visitas que se recibieron en sus instala-ciones en Cuernavaca.

En esta ocasión, lasbrevestécnicasnos hablan del NIS, un Modelo de Validación de Estrategias Operativas a Corto Plazo, y de cómo el IIE busca soluciones para la adecuada operación del sistema eléctrico nacional, ante la presencia de generación eólica.

El artículodeinvestigacióndescribe los aspectos relacionados con la consideración de la basura como combustible o fuente de energía, para la generación de electricidad.

El reto es claro: mantenerse a la vanguardia en materia de innovación y desarrollo tecnológico, de tal forma que los proyectos que se realicen contribuyan a la mejora de la industria eléctrica, estableciendo los mecanismos de trabajo y evaluación que garanticen sus resultados, y no hay lugar a dudas de que en el Instituto de Investiga-ciones Eléctricas seguiremos trabajando para superar no sólo los retos, sino a noso-tros mismos en beneficio del país.

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DivulgaciónGestión de alarmas en plantas de proceso

Gestióndealar-masenplantas

deprocesoGestión de alarmas en plantas de proceso

Octavio Gómez Camargo y Guillermo Romero Jiménez

En el proceso de administración de alarmas es importante agrupar éstas en “clases”, tales como: prueba, entre-namiento, monitoreo y atención de observaciones derivadas de la auditoría.

Antecedentes

Los sistemas de alarmas de las plantas de proceso o genera-ción eléctrica tienen la función

de avisar al operador que una situación anómala se está presentando en el área de proceso o en los sistemas de instru-mentación y control de la planta, por lo que el operador debe tomar una acción efectiva para regresar el proceso a su estado normal de operación. Asimismo, el operador debe mentener la atención sobre el área de proceso que se encuentra fuera de las condiciones normales de operación, hasta cersiorarse de que éste ha entrado a la zona normal de operación.

Antes de la aparición de los sistemas de control distribuido (SCD), en las plantas de proceso se tenían anunciadores de alarmas, localizados en la parte superior y al frente del tablero de control, en un gabinete que contenía las ventanas en las cuales destellaban las variables en caso de que se salieran de los límites normales de operación y, adicionalmente, había una bocina que sonaba para alertar al operador en caso de que no estuviera mirando el gabinete de alarmas. De esta forma, el operador reconoce la alarma y toma la acción correspondiente para regresar la variable a la zona de operación normal.

Durante la etapa de diseño de los anun-ciadores de alarmas se generaba la docu-mentación respectiva de acuerdo con la

ISA (Instrument Society of America) RP 18.1 ”Specifications and guides for the use of general purpose annunciators”, la cual contiene los diagramas de alambrado desde el elemento de campo (trans-misor o interruptor), hasta los elementos receptores (alarmas, indicadores, regis-tradores y/o controladores), diagramas lógicos de control, diagramas de tuberías e instrumentación (DTI), diagramas de circuito, diagramas de escalera (eléctricos o de capas), listas de alarmas y libros de alarmas.

Las listas de alarmas incluía tag y leyenda, por ejemplo: LAL 122 “BAJO NIVEL EN EL DOMO SUPERIOR”, esta información indicaba claramente la situa-ción del proceso, el equipo afectado y el circuito que generaba la alarma.

Asimismo, en el libro de alarmas se encontraba la especificación del anun-ciador de alarmas, la causa o situación del proceso que genera la alarma, el instru-mento de campo que detecta la situación anómala y la transmite, el punto de ajuste o umbral de la alarma, y la descripción de la acción que debería realizar el operador para restablecer las condiciones normales de operación.

Un criterio básico en el diseño de los tableros de control consistía en instalar toda la instrumentación relacionada con un equipo o una sección de la planta tan cerca como fuera posible, evitando inter-

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Boletín IIEenero-marzo-2011Divulgación

calar instrumentos de diferentes áreas del proceso en la misma sección del tablero de control, por ejemplo: en unidades de generación de energía eléctrica era muy conocido el BTG (Boiler, Turbine, Gene-rator) como tablero de control, de esta manera cuando se presentaba una alarma, inmediatamente, el operador sabía si era de la caldera o de la turbina o del gene-rador, formándose un marco mental adecuado para responder a la alarma. Adicional a esto, los operadores sabían de memoria todas las alarmas puesto que estaban a la vista durante todo el turno.

Evolución

Los sistemas digitales de control (SDC) fueron sustituyendo a los antiguos sistemas neumáticos, eléctricos y elec-trónicos, desarrollando cada vez más recursos de software y hardware, proce-sando a mayor velocidad, disponiendo de mayor memoria para almacenamiento de información y desarrollando pantallas (IHM) para el despliegue de información en alta definición y amigable al operador. De esta manera, en los cuartos de control se han sustituido los tableros de control por las computadoras, denominadas esta-ciones de operación o estaciones de inge-niería, comunicadas con las interfaces de campo para recibir las variables del proceso y transmitir los comandos a las válvulas de control, interruptores y otros elementos finales de control.

Los sistemas de alarmas se transforman en una lista que se despliega en la IHM, donde no hay limitación de hardware, y prácticamente tampoco de software. Toda variable que llega al SCD puede ser confi-gurada como alarma, con cuatro umbrales: bajo, muy bajo, alto y muy alto, lo que

ocasiona un crecimiento exponencial en la cantidad de alarmas potenciales que se pueden presentar durante la opera-ción. Además, tampoco hay limitación de espacio, ya que cuenta con la facilidad de que en una sola pantalla se desplieguen todas las alarmas de una planta, despla-zando una a la otra hasta cubrir toda la pantalla y actualizando las nuevas alarmas, así como guardando las anteriores.

Los SCD proporcionan herramientas para poder evaluar el desempeño de los lazos de control, en caso de que se detecte alguna desviación en éstos, con respecto a lo esperado, se generan alarmas, las cuales se suman a la lista de alarmas del proceso, consecuentemente se incrementa la cantidad de alarmas para avisarle al operador de estas desviaciones.

Con el potencial de cómputo de los SCD se pueden generar una diversidad de alarmas, tales como: alarmas absolutas, por “banda muerta”, “mala medición”, calculadas, de desviación, de discrepancia, dinámicas, diagnóstico de instrumentos, interinas, tasa de cambio, de seguridad, basada en el estado, “re-alarma”, estadís-tica y adaptiva, lo cual sirve para localizar el área que presenta condiciones anor-males, así como hacer un diagnóstico preciso del problema.

Los SDC tienen la capacidad para confi-gurar prioridades de las alarmas, lo cual determina el orden de atención que el operador preste según la prioridad de las alarmas, permitiéndole responder primero a las críticas, después a las pre-críticas, hasta atender las de menor prioridad.

Estadoactual

Los SCD generan información muy rica y amigable al operador, como diagramas de barras, gráficas de tendencia, reportes de eventos en orden cronológico para su análisis posterior; sin embargo, los módulos para manejo de alarmas no fueron desarrollados en conjunto con los otros módulos de los SCD, ya que los módulos de alarmas embebidos en los SCD se limitaban a generar la alarma tal como fue configurada y desplegarla en forma de lista. Por lo tanto, al incremen-tarse la cantidad de alarmas configuradas se incrementó la cantidad de veces que sonaba la bocina, distrayendo la atención del operador continuamente. Además, cuando se presenta una situación anormal en la operación de la planta, se genera un torrente de alarmas que el operador no puede atender ni responder a cada una, tampoco puede discernir entre tantas cuáles son las importantes para concen-trarse en éstas.

Son muy conocidos los eventos catastró-ficos en los cuales se ha involucrado un mal desempeño de los sistemas de alarmas por varias razones, entre los que podemos mencionar: a) Sepresentanmásdetres-cientas alarmas en el primer minutodespués de un disturbio grande, por lo que el operador se ve abrumado y el sistema de alarmas deja de ser una ayuda para convertirse en una carga adicional, ya que distrae continuamente su aten-ción, sin aportar información adicional que pueda servir durante el evento; b) No se tiene una priorizaciónadecuada para que el operador identi-fique cuáles alarmas atenderá primero. El operador actúa basado en su expe-riencia para saber cuáles alarmas atiende

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Figura 1. Sistema de alarmas.

primero para restaurar las condiciones normales de operación; c)La velocidadcon la que se presentan las alarmasno permite al operador responderadecuadamente, lo que ocasiona que muchas de las alarmas pasen inadvertidas al operador durante un evento, llevando el proceso hacia condiciones peligrosas o hasta un evento catastrófico; d) Faltadocumentacióndediseño para propor-cionar soporte al operador, ya que en muchos casos no están documentadas las acciones que deberá realizar el operador ante la presencia de una alarma, también se desconoce el tiempo disponible para tomar la acción, así como las consecuen-cias de no tomar la acción correcta dentro del tiempo disponible para cambiar la tendencia de las variables durante el evento; e) Existen tantas alarmas quelos operadores no las conocen todas, tampoco saben qué hacer cuando se presentan; f)Existenmuchas alarmasintrascendentes que el operador sólo tiene que reconocerlas y continuar su trabajo, esto ocasiona que el operador genere un marco mental en el cual piense que las alarmas no son importantes, por lo que llega a apagar la bocina que está sonando constantemente.

Sistemadealarmas

El concepto de alarma evoluciona (figura 1) para conformar un sistemadealarmas que inicia con la señal generada por los elementos primarios de control (transmisores, termopares, etc.), continúa con las interfaces de entradas/salidas para acondicionar las señales de los trans-misores a los sistemas digitales, éstas se comunican con los sistemas instrumen-tados de seguridad, el sistema de control básico de proceso, el panel de alarmas,

la interface con el operador (pantallas de computadora), archivos de alarmas y el módulo de aplicaciones avanzadas de alarmas. El archivo de alarmas se comu-nica con el Histórico de alarmas y otros sistemas externos, cerrándose el circuito con la salida hacia el elemento final de control. Dentro del sistema de alarmas se incluyen las comunicaciones entre los diversos dispositivos y los diagnósticos que se llevan a cabo.

Para que un sistema de alarmas funcione adecuadamente debe estar diseñado conforme a las normas, implemen-tado con buenas prácticas de ingeniería, operado de acuerdo a los manuales, mantenido de acuerdo a los procedi-mientos establecidos y administrado con una metodología.

Elcontrol

Ante el crecimiento de los puntos de alarma en las plantas de proceso y los eventos que se fueron presentando durante la operación de las plantas de proceso equipadas con módulos de alarmas embebidos en los SCD se formó, en 1994, el Consorcio para la Adminis-tración de Situaciones Anormales (ASM CONSORTIUM), con la finalidad de desarrollar una mejor respuesta a los inci-dentes de proceso.

La Asociación de Usuarios de Manufac-turas, Equipos e Ingeniería (EEMUA, por sus siglas en inglés) conformó un grupo para el estudio de las situaciones anor-males de operación y publicó, en 1999, el boletín: EEMUA 191 “Los sistemas de alarma: Una guía para diseño, adminis-tración y procura”, el cual ha tenido gran aceptación en Europa, Asia y América, convirtiéndose en el estándar para los sistemas de alarmas en plantas de proceso.

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En 2003 la Asociación de Usuarios de Tecnologías de Control de Procesos en Industrias Químicas y Farmacéuticas (NAMUR), en Alemania, publicó la hoja de trabajo NAMUR NA-102 “Administración de alarmas” y, en 2009, la ISA (Sociedad Internacional para la Automatización) aprobó para su publicación la norma 18.2 “Administración de sistemas de alarmas para las industrias de proceso”.

Estas normas regulan el diseño, la procura, instalación, pruebas, puesta en servicio, mantenimiento y administración de los sistemas de alarmas en plantas de proceso, estableciendo parámetros muy claros y precisos para que los sistemas de alarmas sean una ayuda al operador y no un mal necesario. Asimismo considera las características psicomotrices de los operadores, para responder a la cantidad de alarmas que se presentan tanto en la operación rutinaria, como al momento de un disturbio mayor.

La ISA 18.2 establece el “Ciclo de vida para la administración de alarmas” (figura 2), consistente en diez etapas. Este ciclo describe la forma de iniciar la adminis-tración de sistemas de alarmas empe-zando por desarrollar el documento que describe la Filosofía (A) de alarmas, donde se enuncia el propósito y objetivos del sistema de alarmas, se establecen las normas que aplicarán en las diferentes actividades, roles, responsabilidades y perfil técnico-administrativo del personal participante, las formas de priorizar las alarmas. También se describen de manera general cada una de las etapas dentro del ciclo de administración de alarmas y la forma de mantener el documento de “Filosofía de alarmas”.

Es necesario conformar un grupo responsable del ciclo de administración de alarmas empezando por nombrar al “Responsable de Alarmas”, ya que esta persona coordinará todas las actividades del ciclo de administración de alarmas y a las personas encargadas de desarrollarlas.

En el proceso de administración de alarmas es importante agruparlas en “clases”, tales como: prueba, entrena-miento, monitoreo y atención de observa-ciones derivadas de la auditoría.

Las etapas de: Identificación (B), Racionali-zación (C), Diseño detallado (D), Implemen-tación (E) y Administración de cambios (I) forman el ciclo de vida de alarmas y tienen como entradas las etapas de: Filosofía (A), Monitoreo y evaluación (E) y Auditorías (J).

La etapa de Identificación (B) es un proceso que se desarrolla fuera del ciclo

de vida de las alarmas y sólo se usa la entrada, consiste en determinar las nece-sidades de nuevas alarmas o modificar las existentes, resultado de estudios de inves-tigación de incidentes, análisis de DTI, requerimientos de operación, así como de otros métodos formales. El resultado de esta etapa consiste en una lista de variables candidatas a alarma.

La Racionalización (C) es el proceso en el cual se contrastan los requerimientos de las alarmas establecidos en el documento de Filosofía con las características de las varia-bles candidatas a alarmas, en caso de que la variable cumpla los requerimientos se inicia la documentación que incluye: el punto de disparo, la prioridad, la acción del operador y las consecuencias en caso de que no se tome la acción correcta oportunamente.

En caso contrario se retira de la lista y se documentan los requisitos que no cumplió la variable candidata a alarma.

Figura 2. Ciclo de vida de la administración de alarmas.

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La etapa de Diseño detallado (D) comprende dos secciones, una es en cuanto al disparo o activación de la alarma y la otra sobre la presentación de la misma en la IHM. En la primera se definen los atri-butos de las alarmas, tales como: puntos de disparo, banda muerta, prioridades, requeri-mientos de retrasos y tipo de alarma.

En el diseño detallado de la alarma que será desplegada en la IHM se deberá incluir, entre otras cosas: fecha, hora, tag, estado, prioridad, tipo, leyenda, indi-cando la condición anómala del proceso y el equipo involucrado. Se diseñarán las funcionalidades para reconocer y resta-blecer las alarmas, así como la conforma-ción de archivos para análisis post-evento. La etapa de Implementación (E) se refiere a las actividades que se llevarán a cabo para instalar la alarma, probarla, entrenar a los operadores, documentar los resultados y ponerla en operación.

Las etapas de Operación (F), Manteni-miento (G), y Monitoreo y Evaluación (H) forman un ciclo dentro del cual las alarmas tienen la capacidad de cumplir con su función de avisar al operador que una parte del proceso se encuentra en una condición anormal y que se requiere la intervención del mismo.

Etapa de Operación (F), dado que ante la presencia de una alarma siempre se requiere que el operador tome una acción positiva sobre el proceso, todos los procedimientos de respuesta a las alarmas deben estar de forma accesible al operador, estos incluirán: tipo de alarma, punto de disparo, causas potenciales, consecuencias de la desviación, acción correctiva y tiempo máximo permi-tido de respuesta y clase de alarma.

Asimismo, deben documentarse amplia-mente los procedimientos para “archivar” alarmas según su clase y cómo se informa de un turno a otro.

También deberán definirse los requeri-mientos de re-entrenamiento periódico de los operadores y cómo tratar con las alarmas en mantenimiento y los cambios surgidos de las mejoras en dichos sistemas.En la etapa de Mantenimiento (G) se cubrirán los procedimientos para probar las alarmas, la forma de reemplazo y la reparación. Este es el proceso mediante el cual una alarma está en operación, sale de servicio y regresa al estado operativo. Es importante contar con procedimientos muy específicos para sacar de operación una alarma, notificar a todos los invo-lucrados al quitar y poner en servicio la alarma, así como las necesidades de reen-trenamiento de los operadores.

Monitoreo y evaluación (H). En esta etapa se verifica que el diseño, la imple-mentación, la operación y manteni-miento cumplen los requisitos o metas del sistema. El monitoreo consiste en la medi-ción y reporte de aspectos cuantitativos en el desempeño del sistema de alarmas. La evaluación es la comparación de la información de monitoreo en conjunto con otros aspectos cualitativos contra las metas de desempeño del sistema.

Métricasdedesempeño

Como se ha comentado, el sistema de alarmas debe de ser una ayuda al operador y, de ninguna manera, rebasar las capa-cidades de respuesta del operador ante la presencia de alarmas, tampoco puede considerarse el sistema de alarmas como un mal necesario o una herramienta que

sólo distrae al operador. Por esto, en las normas se establecen métricas que no son obligatorias, pero sí una buena guía para determinar si el sistema es de gran ayuda al operador o es una carga adicional a sus funciones.

De acuerdo a los estudios de respuesta de los operadores ante el anuncio de alarmas, se encontró que una alarma en un período de 10 minutos puede consi-derarse aceptable para que el operador pueda responder a ella, sin embargo, hay períodos de gran actividad debido a disturbios grandes en la operación, en los cuales no debe rebasarse la cantidad de 10 alarmas en 10 minutos en promedio, en caso contrario el operador no podrá responder adecuadamente a cada una de las alarmas que se presenten.

Es común que previo a un disturbio grande se presente una avalancha de alarmas en las que se excede las 10 alarmas en 10 minutos, sin embargo, estos períodos no deben de rebasar el 1% de los períodos de 10 minutos analizados.

El operador trata constantemente con tres tipos de alarmas problemáticas prin-cipalmente: repetitivas, espurias y anti-guas. Las alarmas repetitivas son aquellas que se anuncian y desaparecen en forma frecuente sin la intervención del operador; las espurias son las que se anuncian, desaparecen y tardan en volver a anun-ciarse, tampoco requieren la intervención del operador, y las alarmas antiguas son las que continuamente permanecen en estado de alarma por más de un día.

Distribución de prioridades. Se deben de establecer prioridades con la finalidad de orientar al operador en cuanto al orden

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en que debe de atender las alarmas cuando se presentan más de una a la vez. Por ejemplo, la norma EEMUA 191 indica que es recomendable tener tres niveles de prio-ridades: crítica, pre-crítica y de planta o alta, media y baja. Estas prioridades se asignarán en función de dos factores: a) lasconse-cuencias que ocurrirían en caso de que no se tomara la acción correctiva y b) eltiempodisponible que tiene el operador para tomar la acción correctiva.

En la evaluación de las consecuencias se deben considerar los daños que pueden ocasionarse como: daños en los equipos de proceso, pérdida de material, emisiones contaminantes, producción defectuosa, disparos de planta y daños al personal.

Para determinar el tiempo disponible para responder a la alarma, deberán tomarse en cuenta los tiempos desde que se presenta el disturbio, lo que tarda el elemento primario en detectarlo, el tiempo que toma en transmitirlo, el procesamiento de la alarma, la reacción del operador, el tiempo propio de la acción, la transmisión hasta el elemento final de control y la dinámica de la variable de proceso para cambiar la tendencia.

Las normas recomiendan tener como máximo 5% de alarmas críticas, 15% de alarmas pre-críticas y el resto de planta. En la tabla 1 se muestran los valores reco-mendados para estos indicadores. Administración de cambios (I). En esta etapa se deben de documentar todas las modificaciones, adiciones y cancela-ciones de alarmas. Se debe poner espe-cial atención cuando se agregan alarmas al sistema, deben presentar evidencias de que cubrieron los requisitos de cada una

de las etapas del ciclo de administración de alarmas (etapas B, C, D y E) y que consideraron las directrices establecidas en el documento de FILOSOFÍA DE ALARMAS.

Para cancelar una alarma debe autorizarse por el personal responsable de la gestión del sistema de alarmas.

Los cambios en los atributos deben ser revisados y autorizados por las entidades técnicas responsables, principalmente operación e instrumentación.

Auditorías (J). La auditoría tiene el propó-sito de mantener la integridad del sistema de alarmas y de los procesos de adminis-tración de alarmas. Además, verifica que se cumplan las prácticas del ciclo de adminis-tración de alarmas conforme a los proce-dimientos y que éstos estén conforme a la “Filosofía de alarmas”. Después de una etapa de mejora a los sistemas de alarmas se debe aplicar una auditoría para verificar que todos los procesos se llevaron a cabo

conforme a la “Filosofía de alarmas”. Además, se deben desarrollar planes para corregir las áreas de mejora detectadas.

¿Cómomejorareldesempeñodesusistemadealarmas?

La mayoría de los sistemas de alarmas configurados en los SCD´s, que actual-mente están en operación, no tomaron en cuenta las recomendaciones de ISA 18.2 ni de EEMUA 191 y cada proveedor esta-bleció su propia metodología para identi-ficar, diseñar, configurar, probar, poner en servicio y mantener el sistema de alarmas.Durante la operación de las plantas de proceso se van degradando los instru-mentos y los sistemas, las condiciones de operación se van modificando debido a cambios en las materias primas, en los servicios auxiliares y en las condiciones atmosféricas, por lo que es necesario implantar una metodología uniforme conforme a las normas internacionales,

INDICADOR VALOR

Tasa promedio de alarmas anunciadas por operador

Una alarma desplegada en un período de 10 minutos en promedio. (1 alarma/10 min) promedio.

Tasa pico promedio de alarmas anun-ciadas por operador

Menos de 10 alarmas en 10 minutos.

Avalanchas de alarmas Menos de 1% de los períodos de 10 minutos reportados.

Alarmas repetitivas 0Alarmas espurias 0

Alarmas antiguas 0

DISTRIBUCIÓN DE PRIORIDADES: PORCENTAJES:BAJA MEDIA ALTA 80% 15% 5%

Tabla 1. Indicadores clave de desempeño.

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para que el operador cuente con el sistema de alarmas como una ayuda adecuada para tratar las situaciones anormales de operación. Para mejorar el desempeño del sistema de alarmas se sugiere llevar a cabo las siguientes acciones:

1.Aplicarauditoríadeinicioalsistemadealarmas

La auditoría debe ser una revisión a los documentos de diseño, registros de mejoras, adiciones y cancelaciones de puntos de alarma, datos históricos de operación y toma de datos en línea, refe-rente a cuántas alarmas se presentan durante una semana típica de operación divida en intervalos de 10 minutos, a fin de obtener los indicadores mencionados en el apartado de métricas.

Además, en la planta se debe contar con el documento en donde se defina la “Filo-sofía de alarmas” y el “libro de alarmas”, al menos con los siguientes datos: tag, leyenda, causas que originan la alarma, acciones correctivas del operador y la prioridad de cada alarma.

Debe haber un responsable del sistema de alarmas, que conozca todo el ciclo de administración de éstas.

2. Definir el NIVEL DE DESEM-PEÑOdeseadodelsistemadealarmas

La norma EEMUA 191 establece cinco niveles de desempeño de los sistemas de alarmas, denominados: SOBRE-CARGADO, REACTIVO, ESTABLE, ROBUSTO Y PREDICTIVO.

El nivel de desempeño SOBRECAR-GADO corresponde a un sistema de

alarmas que es difícil de usar en condi-ciones normales de operación e ignorado durante un disturbio grande, el operador no confía en el sistema, no puede discri-minar las alarmas importantes de las que no requieren atención, falta docu-mentación de diseño y de operación, se presentan muchas alarmas sin significado que distraen al operador y, normalmente, se tiende a apagar la bocina del sistema de alarmas, por lo que el sistema representa más una sobrecarga de trabajo que una ayuda al operador.

En el nivel de desempeño REACTIVO el operador reacciona más a la tasa de alarmas que al detalle en particular de cada alarma, el sistema es estable y útil durante la operación normal de la planta, pero a menudo es olvidado cuando se presenta un disturbio grande, sin embargo, el sistema da algunos avisos tempranos de que se avecina un disturbio grande, se presentan constantes períodos con alta actividad de alarmas, existe el documento de “Filosofía de alarmas”, pero no se sigue fielmente, sólo se controlan los cambios importantes. Hay algunos mecanismos basados en papel para control de alarmas deshabilitadas, pero no son muy efectivos dado que se puede olvidar cuáles alarmas están deshabilitadas.

El nivel de desempeño ESTABLE corresponde a un sistema que es confiable durante la operación normal y propor-ciona avisos de que un disturbio grande es inminente, los operadores confían en la priorización de alarmas y reaccionan rápido y de manera certera ante las alarmas críticas, las cuáles están siempre a la vista en la pantalla del operador. Todas las alarmas son importantes, accesibles y tienen una acción definida del operador, ya

que el sistema proporciona “ligas” de “un solo paso” hacia los diversos esquemas del operador y se tienen disponibles, pero no integradas al SCD, las respuestas del operador ante cada alarma.

En el nivel de desempeño ROBUSTO se tienen sistemas de alarmas que son confiables en todos los modos de opera-ción, incluyendo grandes disturbios, los operadores disponen del tiempo sufi-ciente para leer y entender todas las alarmas, se tiene “en línea”, integrado en el SCD, el documento con las acciones del operador y las posibles consecuencias en caso de que no sea efectiva la acción, el sistema de alarmas ajusta automáti-camente de acuerdo al modo de opera-ción de la planta, mostrando sólo las alarmas que son importantes de acuerdo a las condiciones actuales de la planta, el SCD proporciona un manejo óptimo de alarmas, la mayoría de éstas son tratadas dinámicamente, de tal forma que sólo se despliegan al operador cuando hay una respuesta apropiada. Hay un proceso completo de mejora continua de los sistemas de alarmas.

En el nivel de desempeño PREDIC-TIVO el sistema de alarmas es estable en todo momento y proporciona infor-mación correcta y oportuna al operador para evitar disturbios mayores, o bien, minimizar las consecuencias en caso de que sea imposible evitarlos. El promedio de alarmas en 10 minutos es menor a 1, el promedio máximo de alarmas en 10 minutos es menor a 10. A cada alarma se le asocia un componente inteligente para proporcionar información adicional del tiempo disponible antes de que se presente el disturbio, realiza diagnósticos automáticos según el patrón de opera-

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ción, tiene la función de filtrado avanzado de alarmas para determinar la causa raíz y se cuenta con sistemas expertos que soportan al operador para que tome las acciones adecuadas antes que se vuelvan críticas. Después de aplicar la auditoría de inicio se determinará el nivel de desempeño del sistema de alarmas, y a partir de éste se podrá establecer el nivel de desem-peño objetivo. La norma EEMUA191 recomienda ir paso a paso, es decir, que en caso de que un sistema de alarmas se encuentre en el nivel de desempeño SOBRECARGADO se tienen que tomar las acciones pertinentes para llevarlo al nivel de desempeño REACTIVO y así sucesivamente. Sin embargo, en la práctica es posible que un sistema en el nivel de desempeño SOBRECARGADO se pueda llevar al nivel de ESTABLE, considerando cada una de las etapas del ciclo de vida de administración de alarmas.

Para llevar un sistema de alarmas al nivel de desempeño ROBUSTO o PREDIC-TIVO se requiere un amplio conocimiento del proceso, de los equipos y de los dife-rentes modos de operación de la planta, así como implementar técnicas avanzadas para manejo de alarmas, tales como: reco-nocimiento de patrones, alarmas basadas en el estado operativo de la planta o del equipo, redes neuronales, lógica difusa, razonamiento basado en conocimiento y razonamiento basado en modelo.

3. Retirar del sistema de alarmas losregistrosquenosonalarmas

Con la aparición de los SCD la cantidad de alarmas subió del orden de centenas al orden de millares, debido a que se confi-guraron muchos registros que no cumplen con los requisitos para ser alarmas. Las normas establecen que para que una variable sea candidata a alarma, debe cumplir las siguientes características como mínimo: a) representar una situación

anormal del proceso, b) esta situación anormal potencialmente podría causardaños al equipo o a la producción o al ambiente o a las personas, c) deberá detenerunaaccióndefinidadeloperador para evitar las consecuencias y que pueda restablecer las condiciones normales de operación y d) queeltiempodisponiblepara responder a la emergencia seacomomáximode30minutos.

En caso de que el tiempo de respuesta del operador sea mayor a 30 minutos se puede configurar una alerta, es decir, cuando la variable no cumpla con los requisitos debe considerarse como evento o bien como alerta. En la operación normal de las plantas de proceso existen alarmas que sólo anuncian un cambio de estado, pero que es parte de la operación normal, por lo que este evento se debe de anunciar al operador por otro medio y no a través del módulo de alarmas.

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4.Depurar las alarmasque forman labasededatos

Las alarmas deben tener otras caracte-rísticas como: una leyenda clara, concisa y completa, sintonizar los umbrales y la “banda muerta” de alarmas repetitivas. Las alarmas deben ser priorizadas como CRITICAS, PRECRÍTICAS y de PLANTA. Deben ser oportunas, y avisar con el tiempo exacto para que el operador tome la acción correctiva, de otra manera, en caso de que avise con demasiada antici-pación, la alarma estaría repitiéndose con frecuencia y podría desaparecer sin que el operador tome una acción. Asimismo, si avisa cuando el operador ya no dispone del tiempo necesario para tomar la acción, se generarían disparos de planta innecesa-rios. Finalmente, se deben revisar los pará-metros de los lazos de control para dejar estable el proceso.

GUILLERMOROMEROJIMÉNEZ[[email protected]]

Doctor en Control Automático por el Politécnico de Grenoble, Francia en 1996, Maestro en Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica de Potencia por el Centro de Graduados del Tecnológico de la Laguna en 1986 e Ingeniero Industrial en Electrónica por el Instituto Tecnológico de la Laguna en 1982. Ingresó al IIE en 1984. Es autor de varios artículos relacionados con el modelado de sistemas de control en tiempo real y actualmente es el Gerente y respon-sable del área de plataformas para el desarrollo de aplicaciones de sistemas tutoriales inteligentes en capacitación y adiestramiento de la Gerencia de Simulación.

OCTAVIOGÓMEZCAMARGO[[email protected]]

Maestro en Ingeniería Química de la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Ingeniero Químico egresado de la Escuela Nacional de Estudios Profesionales de Cuatitlán, perteneciente a la UNAM. Ingresó al IIE en agosto de 1981, participando en la espe-cialidad de instrumentación de procesos como Jefe de Proyecto. En 1993 recibió el nombramiento de Coordinador de la Especialidad de Integración de Sistemas de Control Digital. Ha publicado diversos artículos nacionales e internacionales, en los temas relacionados a instrumentación, control de procesos y administración de proyectos de innovación tecno-lógica. Actualmente es investigador de la Gerencia de Control e Instrumentación.

5. Mantener el ciclo de vida de laadministracióndealarmas

El grupo responsable de la administración de alarmas debe mantener el monitoreo y evaluación constante, así como tener un programa de auditorías, a fin de que no se degrade el sistema sino que tienda a mejorar hasta llegar a ser una ayuda adecuada al operador para la protección y estabilidad de la planta.

Conclusiones

Los sistemas de alarmas configurados actualmente en los sistemas de control distribuido tienen los elementos sufi-cientes para proporcionar la ayuda nece-saria al operador para que tengan un desempeño aceptable, en el nivel de ESTABLE, requiriendo un trabajo de ingeniería para desarrollar los procedi-mientos para operación y mantenimiento de los sistemas de alarmas, adecuaciones a cada una de las alarmas, así como ajustes y cambios de parámetros.

Asimismo, se requiere adoptar una meto-dología para la administración de los sistemas de alarmas que incluyan el moni-toreo, control de cambios, auditorías y mejora continua.

Otro rubro muy importante es la capacita-ción de todo el personal relacionado con los sistemas de alarmas, ya sean operadores, personal de diseño y de mantenimiento.

En conclusión, invertir en los sistemas de alarmas significa ganar en seguridad de la planta y continuidad de la opera-ción, evitando disparos innecesarios y consecuencias desastrosas, como equipos dañados y pérdida de producción.

Bibliografía

EEMUA 191 (1997/2007): Alarm systems: a guide to design, management and procurement.

ISA RP-18.02 (2009): Management of alarm systems for process industries.

NAMUR 102: Alarm management (2003/2008).

De izquierda a derecha: Guillermo Romero Jiménez y Octavio Gómez Camargo.

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Boletín IIEenero-marzo-2011Tendencia tecnológica

Investigaciónso-breposiblesries-

gosalasaludhumanaporex-posiciónalara-diacióndeondaselectromagnéti-casproducidasporlasradioco-municaciones

Investigación sobre posibles riesgos a la salud humana por exposición a la radiación de ondas electromagnéticas producidas por las radiocomunicaciones

Carlos Felipe García Hernández, Pablo Héctor Ibargüengoytia González, Andrés Flores García y Laura Elena Franco Campos

Resumen

Este procedimiento de verifica-ción está basado en un trabajo de investigación sobre posibles

riesgos a la salud humana por exposición a la radiación de ondas electromagnéticas producidas por las radiocomunicaciones, casos de estudio: telefonía celular, radio troncalizado digital y telefonía IP inalám-brica de Voz sobre IP (Red de Área Local Inalámbrica). Se incluyó la revisión de todos los estándares internacionales y de la normatividad nacional aplicable, así como la verificación de cumplimiento.

Introducción

En virtud de la justa preocupación mani-festada por diversas comunidades sobre los potenciales efectos de campos elec-tromagnéticos en los seres humanos, particularmente ante el incremento de los aparatos celulares, y la instalación de antenas radio-bases para telefonía celular, radio troncalizado digital y telefonía IP inalámbrica de Voz sobre IP (VoIP), que se basa en la Red de Área Local Inalám-brica (WLAN), la Gerencia de Control e

Instrumentación (GCI) del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) desarrolló este procedimiento de verificación para que la comunidad cuente con un docu-mento técnico que le presente todo el panorama, y así proceder correctamente a la validación con mediciones de campo. La telefonía celular y el radio troncalizado digital (ya sean radios portátiles o telé-fonos celulares con radio) utilizan sitios o antenas (células) distribuidas en el área de cobertura, por ejemplo, en las ciudades. En cambio, la telefonía IP inalámbrica de VoIP/WLAN utiliza puntos de acceso o antenas distribuidas en lugares de alta concentración de personas, por ejemplo, aeropuertos, restaurantes, centros comer-ciales, etc.

Revisióndelosestándaresinternacionalesydelanormatividadnacional

La GCI llevó a cabo una revisión completa y detallada de todos los están-dares internacionales y de la normatividad nacional aplicable, sobre los riesgos a la salud en la utilización de las tecnologías antes mencionadas. Las señales de radio-

Las antenas de celular instaladas dentro de las ciudades transmiten, por ejemplo, de 15 W a 170 W, que es la máxima potencia radiada aparente, en función de su coordinación local.

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Tendencia tecnológicaInvestigación sobre posibles riesgos a la salud

humana por exposición a la radiación...

frecuencia analizadas fueron las siguientes bandas:

• 400 MHz • 800 MHz• 2.4 GHz • 5 GHz

En el presente artículo se presentan las normas que indican las potencias radiadas

máximas transmitidas en las instalaciones debidamente autorizadas. Asimismo, se presentan los estándares que indican las potencias recibidas por los individuos en función de las frecuencias y de las distan-cias a la fuente de radiofrecuencia. Por último, se presentan los estándares que indican los límites máximos de exposición que permite el organismo humano sin sufrir efectos adversos.

Estándaresinternacionales

IEC 61566 1997 “Medición de la exposición a campos electromagnéticos de radio-frecuencia – Intensidad de campo en el rango de frecuencias de 100 KHz a 1 GHz”.

Guía de IRPA (Asociación Internacional de Protección de Radiación) sobre los Límites de exposición a campos electromagnéticos de radiofrecuencia en el rango de frecuencias de 100 KHz a 300 GHz.

IEEE Std C95.1 1999: Estándar sobre los niveles de seguridad con respecto a la exposición de seres humanos a campos electromagnéticos de radiofrecuencia, de 3 KHz a 300 GHz.

AS 2772.2-1988: “Radiación de radiofrecuencia, Parte 2: Principios y métodos de medición – de 300 KHz a 100 GHz”.

Normasnacionales

Comisión Federal de Telecomunicaciones (COFETEL). Efectos biológicos y riesgos potenciales en campos electromagnéticos (http://www.cofetel.gob.mx/work/models/Cofetel_2008/Resource/7539/1/oet56e4.pdf) y (http://www.fcc.gov/oet/rfsafety).

Norma Oficial Mexicana NOM-081-SCT1-1993, Sistemas de radiotelefonía con tecno-logía celular que operan en la banda de 800 MHz, (http://www.cofetel.gob.mx).

Norma Oficial Mexicana NOM-084-SCT1-2002, Telecomunicaciones – Radioco-municación – Especificaciones técnicas de los equipos transmisores destinados al servicio móvil de radiocomunicación especializada en flotillas, (http://www.cofetel.gob.mx).

Norma Oficial Mexicana NOM-121-SCT1-1994, Sistemas de radiocomunicación que emplean la técnica de espectro disperso en las bandas de 902-928 MHz, 2450-2483.5 MHz y 5725-5850 MHz, (http://www.cofetel.gob.mx).

Tabla 1. Lista de estándares internacionales y normas nacionales que se revisaron.

Verificacióndecumplimiento

Potenciasradiadasmáximas

En el caso de la telefoníacelular, la esta-ción base o célula o sitio celular (antena), al estar debidamente autorizada, debe cumplir con:

a) La Norma Oficial Mexicana NOM-081-SCT1-1993: Sistemas de radio-telefonía con tecnología celular que operan en la banda de 800 MHz (http://www-cofetel.gob.mx), donde se establecen los requerimientos técnicos mínimos para estandarizar la compatibilidad de los sistemas de radiotelefonía móvil con tecnología celular, su propósito principal es el de asegurar que cualquier estación móvil pueda obtener servicio en cual-quier sistema celular. Estos reque-rimientos no incluyen aspectos de calidad y confiabilidad de este servicio ni cubre el desempeño de los equipos, tampoco procedimientos de medi-ción. Las especificaciones de carácter técnico que deben cumplir las esta-ciones móviles y base que operen en la banda de 800 MHz [MegaHertz] son: que la potencia radiada efectiva (ERP) de la estación móvil debe ser máximo 8 dBW [decibeles de Watts] (6.3 W) y que su potencia radiada aparente (PRA) para Clase I de 6 dBW (4 W), Clase II de 2 dBW (1.6 W) y Clase III de –2 dBW (0.6 W), de acuerdo a la sección 6.2.1.2.2. La modulación es FM [Frecuencia Modulada]. Con respecto a la estación base, la máxima potencia radiada aparente y la altura de la antena por encima del promedio del

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terreno (HAAT), deben coordinarse localmente sobre una base continua, de acuerdo a la (sección 6.3.1.2).

Cabe mencionar que las antenas de celular instaladas dentro de las ciudades trans-miten, por ejemplo, de 15 W a 170 W, que es la máxima potencia radiada aparente, en función de su coordinación local.

Para el caso del radio troncalizadodigital en las frecuencias de 400 y 800 MHz, al estar debidamente autori-zada, debe cumplir con:

b) La Norma Oficial Mexicana NOM-084-SCT1-2002, Telecomunicaciones – Radiocomunicación - Especifica-ciones técnicas de los equipos trans-misores destinados al servicio móvil de radiocomunicación especializada de flotillas (http://www.cofetel.gob.mx), en la que se establecen las especifica-ciones y los métodos de prueba a los que deben sujetarse los equipos para el servicio móvil de radiocomunicación especializada en flotillas. Las especifi-caciones técnicas que deben cumplir los equipos transmisores se indican en la tabla 2.

En la telefonía IP inalámbrica deVozsobreIP (VoIP/WLAN) en las bandas de frecuencias de 2.4 GHz y 5 GHz, al estar debidamente autorizada (equipo homolo-gado) y registrada ante COFETEL, debe cumplir con:

c) El Proyecto de Norma Oficial Mexi-cana PROY-NOM-121-SCT1-2001, Telecomunicaciones – Radiocomunica-ción - Sistemas de radiocomunicación que emplean la técnica del espectro disperso (http://www.cofetel.gob.mx). Se

Tabla 2. Potencias máximas por tipo de estación y banda.

establecen las especificaciones mínimas y los métodos de prueba para equipos de radiocomunicación que utilizan la técnica de espectro disperso. Esta norma es aplicable a todos aquellos equipos que utilicen la técnica del espectro disperso y que operen en las bandas de frecuencia 902 a 928 MHz; 2,400 a 2,483.5 MHz y 5,725 a 5,850 MHz. La potencia de salida que deben cumplir los sistemas en estas bandas, dependiendo de su frecuencia de operación se indica en la sección 4.3 de la norma. Los límites máximos permisibles de potencia de salida (trans-misor) son: para 902 MHz a 928 MHz, la potencia máxima es de 100 mW (miliWatt); en la frecuencia 2.4 GHz a 2.4835 GHz es de 650 mW y para las frecuencias de 5.725 GHz a 5.850 GHz la potencia máxima es de 250 mW.

Potenciasrecibidas

Para señales en las frecuencias de 100 KHz a 1 GHz (telefonía celular y radio troncalizado digital), se utiliza el siguiente estándar:

d) Estándar Internacional IEC 615661997: “Medición de la exposición a campos electromagnéticos de radio-frecuencia – Intensidad de campo en el rango de frecuencias de 100 KHz a 1 GHz”. Este estándar aplica a medi-ciones de campos electromagnéticos de equipo de transmisión operacional, para asegurar que las transmisiones no constituyen un peligro potencial a los trabajadores. La sección 3.9 define la densidad de flujo de potencia de onda plana equivalente con la ecuación:

Seccióndelanorma

BandadeFrecuencias

Potenciamediatransmisor(máxima)Base/Repetidor

Móvil Portátil

4.1.1.1896-901 MHz 935-940 MHz

150 Watts 35 Watts 3 Watts

4.1.2.1821-824 MHz 866-869 MHz


4.1.3.1806-821 MHz 851-866 MHz


4.1.4.1475-476.2 MHz

494.6-495.8 MHz250 Watts 110 Watts 5 Watts

4.1.5.1431.3-433 MHz 438.3-440 MHz


4.1.6.1380-390 MHz 390-400 MHz


4.1.7.1220-221 MHz 221-222 MHz


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donde E representa la intensidad de campo eléctrico r.m.s. (raíz cuadrática media) no perturbado y 377 representa la impedancia del espacio libre en ohms. A su vez, en la sección 6.1.3, para una antena práctica y onda plana, se define la inten-sidad de campo eléctrico r.m.s. E incidente no perturbado con la ecuación:

donde es el factor de patrón de radiación horizontal en la dirección del punto de medición y es igual a 1 si no puede ser determinado; P Gi es la potencia radiada aparente y corresponde a la media radiada promediada durante 6 minutos; y Gi es la ganancia de la antena respecto a una fuente isotrópica en el espacio libre y d es la distancia al punto de medición.

La tabla 3 muestra los cálculos de la densidad de flujo de potencia para el peor caso en el rango de hasta 1 GHz, es decir, la potencia de 250 Watts según la tabla 2, para la banda de frecuencias de 475 MHz a 495.8 MHz y a diferentes distancias (en metros) de la fuente.

Nivelesmáximosdeabsorción

Se presenta la comparación de las poten-cias radiadas máximas propagadas a dife-rentes distancias y frecuencias, con los niveles máximos de absorción que soporta el organismo humano. Se incluyen dos casos:

1. Ambientes controlados o de exposi-ción ocupacional. Se refiere a personal que labora en instalaciones de gene-ración de señales de radiofrecuencias, donde las emisiones son controladas (IEEE Std C95.1 1999).

Distancia d [m] Intensidaddecampoeléctrico E [V/m]

Densidaddeflujodepotencia S [mW/cm2]

1.5 57.97 0.895 17.39 0.0810 8.69 0.0250 1.74 8x10-4

100 0.87 2x10-4

2. Ambientes no controlados o del público en general. Se refiere a lugares públicos donde no se tiene control de las señales de radiofrecuencia emitidas al ambiente (IEEE Std C95.1 1999).

En la Sección A.1 del Anexo A del Estándar Internacional IEC 61566 1997, respecto a límites de exposición ocupa-cional o de ambiente controlado, se obtienen E y S de las siguientes fórmulas (tabla 4).

Para f expresada en Megahertz en el rango de 400 MHz – 2000 MHz, para el peor caso con f = 2000 MHz.

Y en la Sección A.2, respecto a los límites de exposición al público en general o ambientes no controlados, se obtienen E y S de las siguientes fórmulas (tabla 5).

En su Anexo B cita las referencias en las

que se basó IEC, las cuales son los tres estándares (Guía de IRPA), (IEEE Std C95.1 1999) y (AS2772.2-1998).

Para telefonía IP inalámbrica de Vozsobre IP (VoIP/WLAN) de 2.4 GHz y 5 GHz, se utiliza el siguiente estándar.

e) IEEEStdC95.11999: Estándar para niveles de seguridad con respecto a la exposición de seres humanos a campos electromagnéticos de radio-frecuencia de 3KHz a 300 GHz. En este no se reporta el valor de inten-sidad de campo eléctrico r.m.s. no perturbado (V/m), como el repor-tado en el Estándar Internacional IEC 61566 1997, sólo se reporta para un rango de 300 MHz a 3000 MHz, en las secciones 4.1.1 y 4.1.2, respecto a una densidad de potencia S dada por las siguientes formulas (tabla 6). A la izquierda se refiere a ambientes

Tabla 3. Cálculo de E y S para diferentes distancias en el peor caso.

Fórmula E = 3 f 1/2 S = f / 40 [W/m 2 ]Cálculo E = 134.164 V/m S = 5 mW/cm 2

Tabla 4. Límites de exposición ocupacional o de ambiente controlado.

Fórmula E = 1.375 f 1/2 S = f / 2000 [W/m 2 ]Cálculo E = 61.492 V/m S = 1 mW/cm 2

Tabla 5. Límites de exposición al público en general o ambientes no controlados.

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controlados (sección 4.1.1) para un tiempo promedio de exposición de 6minutos, mientras que a la derecha se refiere a los ambientes públicos o no controlados (sección 4.1.2) para un tiempo promedio de exposición de 30 minutos, que incluye también la banda de 3,000 MHz a 15,000 MHz con un tiempo promedio de exposi-ción de 90,000/f minutos.

Donde f es la frecuencia en MegaHertz y tomando nuestro peor caso de 5.8GHz, con un tiempo promedio de exposición de 15.5minutos y tratado como la Exposi-ción Máxima Permisible (MPE).

La conclusión de este estudio se obtiene al comparar los resultados de peor caso a 10 metros de la tabla 3, que cubre tele-fonía celular y radio troncalizado digital, es decir, los niveles máximos de densidad de flujo de potencia (E = 8.69 V/m y S = 0.02 mW/cm2 ), que resulta de la máxima potencia transmitida por la antena, con los niveles máximos de absorción del cuerpo humano de peor caso de la tabla 5 (E = 61.492 V/m y S = 1 mWcm2 ) de exposición al público en general o ambientes no controlados del estándar internacional. Por lo anterior, se concluye que las tecnologías de telefonía celular y radio troncalizado digital, que cumplen con la normatividad nacional, no afectan al ser humano por radiación elec-tromagnética de acuerdo a los estándares internacionales.

Asimismo, se puede ver que el caso más crítico de todos es cuando el organismo tiene un nivel de absorción segura más bajo y se encuentra en presencia del mayor flujo. Esto es, en ambientes públicos el organismo aguanta hasta 3.86 mW/cm2

(tabla 6), mientras que el mayor flujo en todos los casos analizados en este estudio, es de 0.89 mW/cm2 (tabla 3) en ambientes no controlados o de exposición al público, a metro y medio de distancia de una antena radiando a 250 Watts y aún así no existe peligro alguno.

Finalmente, para telefonía IP inalám-brica de VoIP/WLAN, en la tabla 6 se tiene S = 3.86 mW/cm2 de exposición al público, que para 2.4 GHz con 650 mW y para 5 GHz con 250 mW, los valores de S son: S(2.4 GHz) = 2.3x10-3 mW/cm2 y S(5 GHz) = 0.89x10-3 mW/cm2 (a 1.5 m de las ecuaciones de E y S de IEC), con lo que se observa que tampoco afecta al ser humano. A continuación se presenta la tabla 7 que resume este estudio.

Por lo tanto, se concluyó que no afecta a las personas la presencia cercana de las antenas de telefonía celular, radio tronca-lizado digital y de telefonía IP inalámbrica de VoIP/WLAN, de acuerdo a los están-dares internacionales y a la normatividad nacional aplicable. El IIE recomienda que se validen los valores reportados en este estudio para mayor seguridad, con las mediciones de campo respectivas.

Otrosdocumentosrelacionados

Los siguientes documentos están relacio-nados con las normas mencionadas ante-riormente o son referenciados directa-

Fórmula E = f / 300 S = f / 1500Cálculo S = 19.33 mW/cm 2 S = 3.86 mW/cm 2

Tabla 6. Límites de exposición de densidad de potencia S.

mente por las normas internacionales, por lo que se incluyen en este estudio como referencias.

a) Guía de IRPA (Asociación Interna-cional de Protección de Radiación) sobre los Límites de exposición a campos electromagnéticos de radio-frecuencia en el rango de frecuencias de 100 KHz a 300 GHz. En ésta se mencionan las mismas cantidades de intensidad de campo eléctrico r.m.s. no perturbado reportadas en el Estándar Internacional IEC 61566 1997.

b) Estándar Australiano AS2772.2-1988: “Radiación de radiofrecuencia, Parte 2: Principios y métodos de medición – de 300 KHz a 100 GHz”, el cual hace referencia en su sección 7.4.2 (d) segundo párrafo, a los Están-dares Británicos BS6656 y BS6657, mencionados a continuación.

Las antenas de telefonía celular, radiotroncalizado digital y telefonía IPinalámbricadeVoIP/WLAN no tienen que cumplir con los siguientes dos Están-dares Británicos, sino que se deben de considerar en caso de encontrarse cerca algunas instalaciones que pudieran verse afectadas por lo siguiente:

• BS 6657 1991: Estándar Británico referente a la Guía para prevención de iniciación inadvertida de dispositivos electro-explosivos por radiación de radiofrecuencia.

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Frecuencias(Bandas)

NOMPmax,E,S

IEC,IEEELímitesmáximos:E,S

Distancia,Tiempopromediodeexposición

CumpleSí/No

150 MHz NOM-I-52/2-1983PRAbase = 330 WA

PRAmóvil = 60 WA

E = 9.99 V/mS = 0.026 mW/cm2

IEC 61566 1997E = 27.5 V/mS = 0.2 mW/cm2

d = 10 metrost = 6 minutosValores fijos reportados en IEC de exposición al público.

Sí

400 MHzConvencional

NOM-I-52/2-1983PRAbase = 330 WA

PRAmóvil = 60 WA

E = 9.99 V/mS = 0.026 mW/cm2

IEC 61566 1997E = 27.5 V/mS = 0.2 mW/cm2

d = 10 metrost = 6 minutosLos valores fijos reportados en IEC de exposición ocupacional son: E = 61 V/m y S = 1 mW/cm2

Sí

Troncal NOM-084-SCT1-2002250 WE = 8.69 V/mS = 0.02 mW/cm2

IEC 61566 1997E = 27.5 V/mS = 0.2 mW/cm2

d = 10 metrost = 6 minutos

Sí

800 MHzTroncal

NOM-084-SCT1-2002150 WE = 6.73 V/mS = 0.012 mW/cm2

IEC 61566 1997E = 39.89 V/mS = 0.4 mW/cm2


Sí

Celular NOM-081-SCT1-1993150 W(aproximadamente por Coordinación Local)E = 6.73 V/mS = 0.012 mW/cm2

IEC 61566 1997E = 39.89 V/mS = 0.4 mW/cm2


Sí

2.4 GHz PROY-NOM-121-SCT1-2001650 mWS = 2.3x10-3 mW/cm2

IEEE Std C95.1 1999S = 3.86 mW/cm2

d = 1.5 metrost(público) = 30 minutost(ocupacional) = 6 minutos

Sí

5 GHz PROY-NOM-121-SCT1-2001250 mWS = 0.89x10-3 mW/cm2

IEEE Std C95.1 1999S = 3.86 mW/cm2

d = 1.5 metrost(público) = 90,000/f(MHz) y f = 5.8 GHzt(público) = 15.5 minutost(ocupacional) = 6 minutos

Sí

Pmax = Potencia Máxima PRA = Potencia Radiada Aparente WA = Watts Aparentes

Tabla 7. Resumen del estudio de exposición de radiofrecuencias al público.

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• BS 6656 1991: Estándar Británico referente a la Guía para prevención de ignición inadvertida de atmósferas inflamables por radiación de radiofre-cuencia, único estándar internacional que cubre ampliamente y a detalle la influencia de la radiofrecuencia en instalaciones donde, sólo en caso de fuga de gas, puedan existir atmósferas de gases inflamables de ignición por chispa eléctrica.

Por otro lado, la Comisión Federal de Telecomunicaciones (COFETEL) reporta sobre los Efectos biológicos y riesgospotenciales en campos electromagné-ticos, por lo que el área de Ingeniería y Tecnología de la COFETEL ha iniciado una intensa búsqueda de información pertinente, que represente lo más rele-vante en las investigaciones científicas que se llevan a cabo en el mundo sobre el tema. Tal es el caso del documento Ques-tions and answers about biological effects and potential hazards of radiofrequency elec-tromagnetic fields (Preguntas y respuestas sobre los efectos biológicos y potenciales riesgos de los campos electromagnéticos de radiofrecuencia) (http://www.cofetel.

gob.mx/work/models/Cofetel_2008/Resource/7539/1/oet56e4.pdf), preparado por la Comisión Federal de Comunica-ciones (FCC) de los Estados Unidos de América, constituye el primer resumen de los trabajos e investigaciones sobre esta materia.

De hecho, la COFETEL decidió conservar la versión original en idioma inglés, para evitar errores de interpretación y reproducir íntegramente el documento, que incluye una notable bibliografía que puede ser consultada por todos los inte-resados en la página web: http://www.fcc.gov/oet/rfsafety.

Conforme esta área de la COFETEL vaya identificando nuevos documentos disponi-bles sobre este tema, las referencias y even-tualmente los artículos enteros, los publi-cará para beneficio e información de las autoridades, operadores y usuarios de los servicios de telecomunicación aludidos.

En el PDF, referenciado arriba, se basan los estándares internacionales descritos en el estudio, así como de información de otras fuentes.

Por otro lado, la GCI del IIE recomienda para las mediciones de campo lo siguiente: el campo eléctrico máximo en V/m es Emax = ( ( Gant Zo I

2o rent) / 4 p d2 )1/2 donde

Gant es la ganancia de la antena (no en dB, sino numéricamente sin unidades), Zo es la impedancia característica del espacio libre = 377 ohms, I2

o es la corriente al cuadrado medida en el punto de alimenta-ción de la antena (A = Amperes), rent es la resistencia de entrada medida en el punto de alimentación de la antena (ohms) y d es la distancia al punto de medición (metros).

En conclusión, se hizo la investigación de posibles riesgos a la salud humana por contaminación de radiación de ondas elec-tromagnéticas producidas por las radioco-municaciones, para los casos de telefonía celular, radio troncalizado digital y tele-fonía IP inalámbrica de VoIP/WLAN, la cual consistió en la revisión de los están-dares internacionales y de la normatividad nacional, y en la verificación de cumpli-miento, por lo que se concluye que no afectan al ser humano, de acuerdo a los estándares internacionales y a la normati-vidad nacional.

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Conclusiones

Se concluye que no afecta a las personas la presencia cercana de las antenas de tele-fonía celular, radio troncalizado digital y de telefonía IP inalámbrica de VoIP/WLAN, siempre y cuando se cumpla con los están-dares internacionales y a la normatividad nacional aplicable. El IIE recomienda que se verifiquen los valores reportados en este estudio con las mediciones de campo respectivas, para asegurar el cumplimiento de los estándares y normas reportados en esta investigación.

Bibliografía

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CARLOSFELIPEGARCÍAHERNÁNDEZ[[email protected]]

Maestro en Sistemas de Telecomunicaciones por la Universidad de Essex, Inglaterra, en 1986. Licen-ciado en Ingeniería en Comunicaciones y Electró-nica por la Universidad de Guanajuato en 1983. Ha publicado diversos artículos nacionales e internacio-nales, presentado conferencias y dirigido varias tesis de licenciatura y maestría. Profesor de asignatura de maestría desde 1987 en el Centro Nacional de Inves-tigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET). Labora como investigador de tiempo completo y Jefe de Proyectos de Radiocomunicaciones y Telecomu-nicaciones en la Gerencia de Control e Instrumen-tación del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) desde 1983. Su área de interés es sobre Redes Inalámbricas y Móviles, incluyendo Redes Móviles Ad hoc y Redes de Sensores Inalámbricos.

PABLO HÉCTOR IBARGÜENGOYTIAGONZÁLEZ[[email protected]]

Doctor en Ciencias de la Computación por la Universidad de Salford, Gran Bretaña, con especia-lidad en Inteligencia Artificial en 1997. Maestro en Ciencias por la Universidad de Minnesota, Estados Unidos, en 1983. Ingeniero en Electrónica por la Universidad Autónoma Metropolitana. Investigador de tiempo completo del Instituto de Investigaciones Eléctricas desde 1983 y Profesor de cátedra del ITESM, Campus Cuernavaca, desde 1998. Sus áreas de interés son las aplicaciones de los sistemas inteli-gentes al sector energético, esto incluye aprendizaje automático y manejo de incertidumbre en inteli-gencia artificial. Es investigador nacional del SNI y autor de artículos nacionales e internacionales. Ha dirigido varias tesis de licenciatura y maestría.

Comisión Federal de Telecomunicaciones, Efectos biológicos y riesgos potenciales en campos elec-tromagnéticos, http://www.cofetel.gob.mx/work/models/Cofetel_2008/Resource/7539/1/oet56e4.pdf y http://www.fcc.gov/oet/rfsafety.

Norma Oficial Mexicana, NOM-081-SCT1-1993, Sistemas de radiotelefonía con tecnología celular que operan en la banda de 800 MHz, http://www.cofetel.gob.mx.

Norma Oficial Mexicana, NOM-084-SCT1-2002, Telecomunicaciones – Radiocomunicación – Especifi-caciones técnicas de los equipos transmisores destinados al servicio móvil de radiocomunicación especializada en flotillas, http://www.cofetel.gob.mx.

Norma Oficial Mexicana, NOM-121-SCT1-1994, Sistemas de radiocomunicación que emplean la técnica de espectro disperso en las bandas de 902-928MHz, 2450-2483.5MHz y 5725-5850MHz, (http://www.cofetel.gob.mx).

De izquierda a derecha: Pablo Héctor Ibargüengoytia González y Carlos Felipe García Hernández

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Boletín IIEenero-marzo-2011Artículo técnico

Determinacióndeldañoenpo-zosgeotérmi-cosapartirdesuspruebasde

producción

Determinación del daño en pozos geotérmicos a partir de sus pruebas de producción

Alfonso Aragón Aguilar, Georgina Izquierdo Montalvo y Víctor Arellano Gómez

Resumen

En este trabajo se describe la evolución que sufre el factor de daño en un pozo durante su

etapa productiva, el cual es identificable a partir de la disminución en las caracterís-ticas de su producción. Se menciona que durante la etapa productiva de los pozos, su declinación es, en muchas ocasiones, sinónimo de la presencia de daño. Tradicio-nalmente, el efecto de daño se determina a partir de las ecuaciones para análisis de las pruebas transitorias de presión (Horner, 1951; Matthews et al, 1954; Matthews y Russell, 1967; Earlougher, 1977). Sin embargo, la ejecución de este tipo de pruebas requiere de periodos rela-tivamente largos de tiempo para lograr la estabilización del pozo y de costos signi-ficativos. Por lo anterior se empezaron a desarrollar técnicas para determinar el daño a partir de pruebas de producción. En este artículo se presenta la curva-tipo de influjo geotérmico afectada por daño, a partir de la cual se puede determinar el valor de éste en un pozo geotérmico para el tiempo en que se realiza su prueba de producción. Se propone la metodología para determinar el efecto de daño en el pozo usando la curva-tipo propuesta y se demuestra su aplicabilidad con ejemplos de mediciones de pruebas de descarga en

pozos de campos geotérmicos mexicanos. De los análisis efectuados se encuentra que el valor numérico del daño determi-nado en los pozos seleccionados aumenta en función del tiempo de explotación, lo cual indica un deterioro en sus caracte-rísticas productivas. Lo anterior ayuda a conformar un respaldo técnico para la toma de decisiones, sobre las acciones pertinentes que se pueden ejecutar en el pozo.

Introducción

La estabilidad de la formación se ve alte-rada, desde el momento en que se inicia la perforación del pozo. Las diversas opera-ciones que se desarrollan en éste durante su perforación, ocasionan alteraciones en las paredes del agujero que influyen en incrementos anormales en las caídas de presión. Durante esta etapa, los lodos de perforación provocan alteraciones en la permeabilidad de la formación, a través de los sólidos suspendidos. Efectos simi-lares producen el enjarre que se adhiere a las paredes del agujero y los compuestos químicos con que son elaborados los lodos. Posteriormente, durante la etapa de cementación de las tuberías, las lechadas de cemento alcanzan a invadir los poros de las formaciones, alterando sus condi-ciones originales. Aun cuando al término

Las diversas operaciones que se desa-rrollan en el pozo durante su perfo-ración ocasionan alteraciones en las paredes del agujero que influyen en incrementos anormales en las caídas de presión.

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Artículo técnicoDeterminación del daño en pozos geotérmicos a

partir de sus pruebas de producción

de la perforación los pozos son lavados para restituir las condiciones originales de la formación, en algunas ocasiones no es posible lograr plenamente tal limpieza.

Las diferentes alteraciones ocasionadas a la formación influyen en reducciones de la permeabilidad, lo cual origina dismi-nuciones en productividad y las conse-cuencias se presentan de manera evidente durante las evaluaciones de producción del pozo. Tales evaluaciones se practican periódicamente en éstos y sirven para caracterizarlos y establecer los criterios de su operación y explotación continua. Evinger y Muskat (1942), Horner (1951) describen el comportamiento de los decre-mentos anormales en la presión del pozo, respecto al incremento en su produc-ción. Igualmente se identifica (Evinger y Muskat, 1942; Horner, 1951) que el efecto resultante del comportamiento anormal en la caída de presión está relacionado con el deterioro en las características de producción. La razón del deterioro en el pozo dio origen a la introducción del concepto de “daño”.

La disminución de la productividad está relacionada con la reducción en la permeabilidad, provocada por el tapona-miento de la intercara pozo-yacimiento. Dicho taponamiento ocurre por el aloja-miento del enjarre del lodo en las paredes del pozo, el cual en ocasiones invade los espacios porosos dentro de la forma-ción. El efecto del enjarre sobre la pared es similar a una película delgada como la piel, por lo cual los autores mencionados le asignaron el nombre de skin effect, razón por la cual, para hacer referencia al efecto de daño, comúnmente se utiliza la letra “s”.

El conocimiento de la existencia de daño tiene su aplicación práctica en la toma de decisiones para la planeación de inter-venciones al pozo, tales como limpiezas, reparaciones, estimulaciones, tratamientos, entre otras. El objetivo de someter al pozo a cualquier tipo de estas intervenciones es el mejoramiento de sus características de producción.

Dentro de las ecuaciones para el análisis del comportamiento del yacimiento se pueden obtener valores positivos de daño, cuando existe deterioro en las caracte-rísticas de producción del pozo, o por el contrario, se pueden obtener valores negativos de daño cuando se tiene mejo-ramiento de las condiciones en dichas características.

Conceptosteóricosdelfactordedaño

Los métodos originalmente planteados para el análisis del yacimiento, estu-vieron orientados al análisis a partir de las pruebas transitorias de presión. Tales análisis incluyeron, además de las determi-naciones de permeabilidad y porosidad, el cálculo del efecto de daño (Horner, 1951; Matthews et al, 1954; Matthews y Russell, 1967; Earlougher, 1977; Craft et al, 1990; O´Sullivan et al, 2005). La expresión para calcular el valor del factor de daño por medio de los análisis de los transitorios de presión es:

s = 1.151pwf pim

log t logK

μ c t rw2 + 3.23

[1]

donde s es el factor de daño, pwf es la presión de fondo fluyendo, pi es la presión inicial, m es la pendiente de la gráfica

semilogarítmica de tiempo contra pwf, t es el tiempo de duración de la prueba, K es la permeabilidad de la formación, f es la porosidad, m es la viscosidad del fluido, rw es el radio del pozo.

Existen otras herramientas para caracte-rizar el comportamiento del pozo, tales como registros termodinámicos, carac-terización fisicoquímica, simulaciones de flujo, etc. En este trabajo se trata en particular de las pruebas de descarga o de producción y se utilizan sus respectivas mediciones (presión-flujo). Tales pruebas se utilizan para determinar las caracte-rísticas productivas del pozo y establecer los diseños para su explotación apropiada. La técnica consiste en abrir el pozo a diferentes flujos ordenadamente ascen-dentes y medir sus respectivas presiones de descarga. La gráfica del flujo contra la presión a diferentes aperturas se conoce comúnmente como curva característica de producción y se utiliza para establecer criterios en el manejo de los pozos. La curva característica de producción es particular a cada pozo y está asociada a cada tiempo de su vida operativa.

Gilbert (1954) describe el desarrollo de la técnica, para caracterizar el pozo a través de los datos de pruebas de descarga. Weller (1966) muestra la incorporación de resultados de perfiles de simulaciones en pozos y además, Vogel (1968) incorpora las relaciones de influjo usando variables adimensionales (pD y QD), cuyas expre-siones son:

[2]

[3]

22


donde pD es la presión adimensional, pwf es la presión de fondo fluyendo, pe es la presión del yacimiento, QD es el flujo másico adimensional, Qo es el flujo másico y (Qo)max es el flujo másico máximo al tiempo de la prueba de descarga. Utili-zando estas variables, Vogel (1968) propuso la relación de influjo, cuya expre-sión es:

[4]

Diferentes autores propusieron sus respectivas relaciones de influjo (Standing, 1970; Fetkovich, 1973; Klins y Majcher, 1992; Klins y Clark, 1993). Sin embargo, la mayoría de las relaciones propuestas conservan la forma original de la expre-sión propuesta por Vogel (1968). Klins y Majcher (1992) proponen la intro-ducción de las variables que influyen en el comportamiento de la relación de influjo y que están relacionadas con el daño. De acuerdo con las características de los sistemas petroleros, la expresión propuesta es:

[5]

en donde M es un factor que se incorpora en las relaciones de influjo, re es el radio de drenado del yacimiento y s es el factor de daño.

En sistemas geotérmicos, diversos autores (James, 1968; 1980; 1989; Goyal et al, 1980; Garg y Kassoy, 1981; Grant et al, 1982) entre otros, utilizaron las curvas de salida como herramientas para la carac-terización de los pozos, que también se conocen como curvas características de

producción y muestran el comportamiento del flujo respecto a la presión. Posteriormente Iglesias y Moya (1990) proponen la curva de influjo adimensional para sistemas geotér-micos, considerando el fluido constituido por agua pura, cuya expresión es:

[6]

en donde WD es el flujo másico adimensional, resultante de la relación entre el flujo másico (W) y el flujo másico máximo (Wmax ) del pozo. Como parte del desarrollo de esta ténica se introducen nuevas condiciones, tendientes a considerar al fluido geotérmico como un sistema binario H2O-CO2 (Moya, 1994) y como una mezcla ternaria H2O-CO2-NaCl (Montoya, 2003; Meza, 2005), resultando la expresión:

[7]

En lafigura 1 se muestra una comparación gráfica de tres de las relaciones de influjo (Vogel, 1968; Klins y Majcher, 1992; Montoya, 2003). Las dos primeras aplicables a sistemas petroleros y la última para sistemas geotérmicos.

Con el objeto de incorporar el efecto de daño a la relación de influjo para sistemas geotér-micos, Aragón (2006), Aragón et al, (2008) propone una relación análoga a la presen-tada en la ecuación [5], considerando las características de los sistemas geotérmicos. Tales

Figura 1. Comparación de dos de las relaciones de influjo para sistemas petroleros (Vogel, 1968; Klins y Majcher, 1992), con la relación de influjo para un sistema geotér-mico (Montoya, 2003) constituido por una mezcla ternaria (H2O-CO2-NaCl).

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características son la viscosidad, entalpía y densidad del fluido, además de la geome-tría del pozo y del yacimiento. La expre-sión resultante es:

[8]

Para sistemas geotérmicos, ordinariamente los radios del pozo (rw ) varían entre 2 y 3.5 pulgadas y pueden considerarse cons-tantes, sin embargo, en ocasiones no se tiene plena certeza sobre un valor preciso del radio de drenado (re ). De acuerdo con lo anterior, en este trabajo se hizo un análisis de sensibilidad de la variación del factor M, respecto a la variación de re, el cual se muestra de manera gráfica en la figura 2, usándose 0.089 m como el valor de rw, debido a que las tuberías de produc-ción de los pozos geotérmicos ordinaria-mente son de este valor.

Relacionesgeotérmicasdeinflujoafectadaspordaño

Al calcular el factor M (ecuación 8), para diferentes valores de daño y combinándolo con la relación de influjo (ecuación 7), se obtiene la relación geotérmica de influjo afectada por daño, cuya expresión es:

[9]pD =M 0.993 0.16 WD( ) 2.08 WD( )2 + 3.95 WD( )3 2.70 WD( )4{ }El resultado gráfico de lo anterior es la obtención de una curva-tipo afectada por daño, la cual es aplicable a datos de producción de pozos geotérmicos y es útil para determinar el valor de daño existente en dichos pozos. La figura 3, construida a partir de la ecuación [9], muestra la curva-tipo de influjo geotérmica para diferentes valores de daño. Las mediciones que se obtienen durante una prueba de descarga, ordinariamente son datos a condiciones de cabezal del pozo, consistentes en su presión, flujo y entalpía. Por tanto, para poder utilizar las relaciones de influjo, es necesario calcular los valores a condi-ciones de fondo de tales variables medidas en la superficie. Con los valores a condiciones de fondo es factible utilizar las relaciones de influjo y determinar el valor de daño en un pozo a partir de sus mediciones de producción.

Figura 2. Variación en el comportamiento del factor M, respecto al valor del daño para diferentes valores en el radio de drenado del yacimiento.

Figura 3. Curva-tipo de influjo geotérmica para determinar el daño en pozos a partir de sus datos de una prueba de descarga.

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Aplicacióndelacurva-tipodeinflujogeotérmicoacasosdecampo

Caso1

Con el objeto de demostrar la aplica-bilidad de la metodología propuesta para determinar el valor del efecto de daño en pozos geotérmicos, se usaron datos de pruebas de descarga (Hiriart y Negrín, 1997) de un pozo representa-tivo del campo geotérmico mexicano de Los Azufres, Michoacán. Las pruebas de descarga de este pozo se efectuaron al inicio de su explotación, y a 4 y 16 años de tiempo de su vida operativa.

En la figura 4 se muestran las curvas carac-terísticas de producción, construidas con los datos medidos en este pozo durante sus correspondientes pruebas de descarga. Los datos medidos corresponden a las condiciones de superficie, por lo cual se utilizó el programa de simulación de flujo en pozos WELLSIM (PBPower, 2005) para determinar sus condiciones de fondo.

Se calcularon los valores de las variables adimensionales (WD, pD) para cada uno de los puntos medidos durante las pruebas de descarga y se graficaron dentro de la curva-tipo de influjo geotérmica afectada por daño, el cual se determina identificando la curva en donde quedan alojados los valores adimensionales (WD, pD) del pozo, obte-nidos a partir de su prueba de descarga, tal como se muestra en la figura 5.

A partir de la figura 5 se puede ver que el valor de daño determinado con la meto-dología propuesta es de -2.1 para condi-ciones iniciales, de -1.9 para la etapa en

Figura 4. Curvas características de producción de un pozo representativo del campo geotérmico de Los Azufres, Michoacán, México, a condiciones iniciales, y con 4 y 16 años de explotación continua.

Figura 5. Demostración del uso de la curva-tipo de influjo geotérmico para determinar el efecto de daño, usando los datos de pruebas de producción de un pozo representa-tivo del campo geotérmico de los Azufres, Michoacán, México.

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que el pozo tiene 4 años de explotación y de 0.5 para después de 16 años de explo-tación en el pozo. Del análisis de la figura se observa que el valor del efecto de daño se fue incrementando en función con el tiempo de explotación. La metodología permite determinar el daño a diferente tiempo de vida productiva del pozo y este resultado sirve de sustento técnico en la toma de decisiones sobre la posible inter-vención en el pozo, para detener o dismi-nuir su declinación y/o mejorar sus carac-terísticas productivas.

Caso2

También se utilizaron datos de dos pruebas de descarga efectuadas en un pozo del campo geotérmico de Cerro Prieto, B. C. México (Ribó, 1989). Las condiciones de las mediciones en el pozo

Figura 6. Demostración del uso de la curva-tipo de influjo geotérmico para determinar el efecto de daño, usando los datos de pruebas de producción de un pozo representa-tivo del campo geotérmico de Cerro Prieto, B. C. México.

son al inicio de su explotación y con tres años de explotación constante. En la figura 6 se muestra la aplicación de la metodología para determinar el valor del efecto de daño para estas dos etapas de tiempo.

Del análisis aplicado se encontró que para las condiciones iniciales del pozo, el daño resultante es de -0.7 y después de tres años de explotación el daño determinado resultó ser de 0. A partir del comporta-miento de los resultados obtenidos se concluye que existe un deterioro en las características productivas del pozo.

Discusiónderesultados

Entre los principales resultados obtenidos en el presente trabajo resalta el compor-tamiento del factor M, que afecta las rela-

ciones del comportamiento de influjo. A partir del análisis de la figura 2 se deduce que la variación en los valores del radio de drene (re) del yacimiento, no influye en grandes variaciones del factor M, debido a que las magnitudes de éstos son supe-riores a los radios del pozo (rw). Lo ante-rior sustenta la precisión de la ecuación (8) para determinar el factor M, e incor-porarlo a la relación del comportamiento de influjo.

En relación con los resultados de los valores de daño obtenidos con el análisis hecho en el pozo de Los Azufres, usando la curva-tipo de influjo geotér-mica, es conveniente mencionar que existe congruencia en los valores de daño determinados. Para condiciones iniciales, el valor de daño negativo está relacio-nado con la existencia de condiciones de beneficio en el pozo, debido a que la formación puede considerarse limpia. Lo anterior se confirma con las curvas carac-terísticas que se muestran en la figura 4, en la que se puede observar el decaimiento en las características productivas del pozo, en función de su tiempo de explotación.

De acuerdo con los valores de daño determinados, usando la curva-tipo de influjo geotérmico afectada por daño, se encuentra un incremento secuencial en el daño, en función directa con el incre-mento en el tiempo de explotación. Sin embargo, los parámetros anteriores (valor del efecto del daño y tiempo de explo-tación) están en función inversa con la productividad del pozo.

En la figura 6 se muestra el compor-tamiento en el efecto del daño, que se calcula a partir de las pruebas de descarga del pozo del campo de Cerro Prieto. El

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valor del efecto de daño se incrementa igualmente por efecto del tiempo de la explotación en el pozo.

El resultado de los valores de daño deter-minados para ambos pozos presenta un comportamiento congruente en función de los tiempos de explotación a que son sometidos los pozos analizados.

Conclusiones

Se presentó una revisión del desarrollo de la tecnología para caracterizar la producti-vidad de los pozos, usando las relaciones del comportamiento de influjo.

Se mostró y discutió la evolución de las relaciones del comportamiento de influjo para sistemas petroleros y geotérmicos, hasta el acoplamiento de la variable que incorpora el efecto de daño en tales relaciones.

Se analiza y discute la variable (M), que introduce el efecto de daño a las rela-ciones de influjo geotérmico, enfati-zando que las variaciones en la geometría del yacimiento (radio de drenado, re ) no modifican sustancialmente los valores de la relación de influjo.

Se presenta la curva-tipo de influjo geotér-mico afectada por daño, a partir de la cual se puede determinar el valor del daño en un pozo, para el tiempo en que se realizó la prueba de descarga.

El valor numérico del daño determinado en los pozos seleccionados aumenta en función del tiempo de explotación, lo cual indica un deterioro en sus características productivas.

Agradecimientos

Los autores expresan su agradecimiento a las autoridades del IIE y de la CFE, por su apoyo para la realización del presente trabajo.

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VÍCTORMANUELARELLANOGÓMEZ[[email protected]]

Ingeniero en Energía por la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) en 1978. Realizó estudios sobre Ingeniería de Yacimientos Geotérmicos en la Universidad de Stanford, en 1980, y de Simulación Numérica de Yacimientos y Pozos Geotérmicos en Intercomp, Houston, Texas, Estados Unidos en 1982. Ingresó al IIE en 1979 y desde 1992 es Gerente de Geotermia. Ha participado en la publica-ción de más de 140 artículos técnicos y ha impartido cursos de geotermia tanto en México, como en el extranjero. Dentro de las distinciones que ha recibido se encuentran las siguientes: Premio al Desempeño Extraordinario en 1990, otorgado por el IIE; Premio al Mejor Profesor de la Facultad de Ciencias Químicas e Industriales en 1990, otorgado por la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM); Premio al Mejor Profesor de Posgrado en 1991, otorgado por la UAEM; Miembro del Consejo Editorial de la revista Geothermics, de 1995 a 1997; Presidente de la Asocia-ción Geotérmica Mexicana, de 1994 a 1995; Árbitro para el premio de “Investigación Universidad Autónoma de Nuevo León”, de los años 1998 a 2001; Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) Nivel II.

ALFONSOARAGÓNAGUILAR[[email protected]]

Doctorado en Ingeniería Mecánica (opción Termo-fluido) en 2006 y Maestro en Ciencias de Ingeniería Mecánica por el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET) en 1995. Inge-niero Petrolero egresado de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) en 1978. Ingresó al IIE como investi-gador del Área de Geotermia en 1991. Participó en los proyectos de desarrollo de la sonda METRE y la sonda SLIMETRE, que es una versión adaptada a las condiciones dominantes en pozos petroleros, así como en proyectos de análisis y simulación de los yacimientos geotérmicos de Cerro Prieto, Los Azufres y Los Humeros, pertenecientes a la Gerencia de Proyectos Geotermoeléctricos de la CFE. Es autor de más de 50 artículos internacionales rela-cionados con el comportamiento de yacimientos. Ha impartido cursos y conferencias sobre análisis y simulación de yacimientos. Ha dirigido ocho tesis de licenciatura y ha fungido como árbitro de la revista “Geotermia”. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores (SNI).

Ribó, M. O., 1989. Análisis de pruebas de presión en pozos de Cerro Prieto, Proceedings Symposium in the field of geothermal energy, Convenio entre Comi-sión Federal de Electricidad y el Departamento de Energía de los Estados Unidos de NorteAmérica, San Diego California, Estados Unidos de NorteAmérica, pp. 123-129.

Standing, M. B., 1970. Inflow performance relationships for damaged wells producing by solution-gas drive, Journal Pet. Tech., pp. 1399-1400.

Vogel, J. V., 1968. Inflow performance relationships for solution gas drive Wells, Journal Pet. Tech. SPE 1476 Annual Fall Meeting of Society of Petroleum Engi-neers, Dallas Texas, U.S.A., pp. 66-79.

Weller, W. T., 1966. Reservoir performance during two-phase flow, Journal Pet. Tech., pp. 240-246.

Wiggins, M. L., 1994. Generalized inflow performance relationships for three-phase flow, SPE Production Operation Symposium, (SPE 25458), Oklahoma City, U.S.A., pp. 275-286.

GEORGINAIZQUIERDOMONTALVO[[email protected]]

Doctora en Química del Estado Sólido por la Universidad de Aberdeen, Escocia en 1981. Inge-niera Química por la Universidad Nacional Autó-noma de México (UNAM) en 1976. Ingresó al IIE en mayo de 1981. Ha realizado proyectos dirigidos a contribuir en la solución de problemas relacionados con la exploración, caracterización y evaluación de recursos geotérmicos. Es facilitador de la Gerencia de Geotermia y responsable del proyecto de acredi-tación de dos laboratorios de la misma. Es Jefa de Proyecto y responsable de los estudios geológicos y microtermométricos de inclusiones fluidas en ambientes hidrotermales. Ha publicado artículos en revistas especializadas y en memorias de conferen-cias. Ha realizado diversas estancias en el extranjero y ha participado en congresos internacionales de rele-vancia en las áreas de su especialidad. Es miembro del comité editorial de The open current journal. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) desde la primera generación en 1984 y actual-mente tiene el Nivel II.

De izquierda a derecha: Georgina Izquierdo Montalvo, Alfonso Aragón Aguilar y Víctor Manuel Arellano Gómez.

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Boletín IIEenero-marzo-2011Comunidad IIE

El IIE celebra en el MUTEC 35 años de vida

El 13 de diciembre de 2010 se llevó a cabo la ceremonia de celebración del 35 aniver-sario del Instituto de Investigaciones Eléctricas, en el Museo Tecnológico de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), ubicado en la Ciudad de México, evento magno al que asistieron diversas persona-lidades del sector eléctrico y energético de México, así como Directores, Gerentes, investigadores y personal sindicalizado del IIE.

El presídium estuvo integrado por Geor-gina Kessel Martínez, Secretaria de Energía; Alfredo Elías Ayub, Director General de la CFE y presidente de la Junta Directiva del IIE; Julián Adame Miranda, Director Ejecutivo del IIE; Enrique Ruschke Galán, en representa-ción de Gabriel Garza Herrera, Presidente de la CANAME; Jesús Damián Santiago, Secretario General del Sindicato Único de Trabajadores Electricistas de la Repú-blica Mexicana (SUTERM) Sección 150 Palmira; Samuel Alcocer Flores, Comi-sario Propietario de la Junta Directiva del IIE, y Carlos Vélez Ocón, primer Director Ejecutivo del IIE y miembro de la Junta Directiva del Instituto.

El IIE “ha sabido adaptar su personalidad a las exigencias del contexto mundial”, G. Kessel

La Secretaria de Energía Georgina Kessel Martínez resaltó que “el desarrollo tecno-lógico que impulsa el Instituto de Inves-tigaciones Eléctricas… es clave para un futuro energético más seguro, más eficiente y más sustentable”. Destacó que “a lo largo de 35 años, el IIE… ha sabido

adaptar su personalidad a las exigencias del contexto mundial” y ha respondido “favo-rablemente a las exigencias del sector eléc-trico mexicano, comandado por Comisión Federal de Electricidad”. Mencionó que su trabajo como centro de investigación ha sido reconocido en diversas ocasiones y que “el rumbo hacia la competitividad que ha tomado…, así como el giro que dio hacia la formación de capital humano con su Centro de Posgrado… reafirman su vocación de excelencia en el servicio a México”.

La Secretaria de Energía concluyó diciendo que “el Instituto tiene mucho trabajo por delante” y dijo estar conven-cida de que “cuenta con el mejor capital humano y tiene la misión de continuar siendo la punta de lanza del sector eléc-trico nacional”.

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Comunidad IIEenero-marzo-2011

Boletín IIE

Julián Adame Miranda, Director Ejecutivo del IIE, destacó que el Instituto tiene “más de tres décadas de trabajo ininterrumpido en la búsqueda de la creación de valor al sector eléctrico nacional, particularmente a la Comisión Federal de Electricidad y al sector de manufacturas eléctricas”, e hizo hincapié en que durante estos 35 años, “el IIE ha hecho cosas positivas para México, como el desarrollo del concreto polimé-rico, el establecimiento de acciones de colaboración técnica con diversos países, la transferencia de tecnología, la edición del primer atlas oceanográfico del Golfo de México, la culminación de los primeros simuladores de entrenamiento de opera-dores de plantas termoeléctricas y del sistema eléctrico de potencia, el desarrollo

El IIE es “uno de los pilares del sector eléctrico mexicano”, A. Elías

El Director General de la CFE, Alfredo Elías Ayub dijo que le era muy grato “participar en esta celebración del 35 aniversario del Instituto de Investigaciones Eléctricas, ya que se trata de uno de los pilares del sector eléctrico mexicano”, un instituto que “hace aportaciones para que la industria eléctrica sea un motor para el crecimiento de México”. Asimismo dijo que el IIE cuenta con un “capital humano que… constituye una base de investiga-ción y desarrollo con la que muy pocos sectores del país cuentan. Con esta plata-forma privilegiada… el sector eléctrico podrá estar a la vanguardia en materia de innovación y desarrollo tecnológico directamente aprovechable por la indus-tria eléctrica mexicana”, siendo la CFE su principal aliado.

Elías Ayub concluyó diciendo que “el Instituto de Investigaciones Eléctricas puede y debe convertirse en la piedra angular de la innovación en el sector”, afirmando que “ése es su verdadero reto a 35 años de haber sido fundado”.

“Durante estos 35 años, el IIE ha hecho cosas positivas para México”, J. Adame

de los manuales de diseño de líneas de transmisión y subestaciones eléctricas para la CFE, así como del mapa de caracteriza-ción de las tormentas eléctricas en el país, el simulador de entrenamiento paraopera-dores de la Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde, estudios para la implanta-ción del Horario de Verano vigente hasta nuestros días, y el Centro de Posgrado del IIE.

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Boletín IIEenero-marzo-2011Comunidad IIE

La Asociación Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME por sus siglas en inglés) otorgó a un grupo de investigadores de la Gerencia de Procesos Térmicos del IIE, integrado por Antonio Diego Marín, Carlos Meléndez Cervantes, Ángel Alberto Méndez Aranda y Armando Giles Alarcón, el premio: 2010 The Prime

Investigadores del IIE son galardonados con un premio de ASME

Movers Committee Award, por el artículo: “Improvement of the Performance of a Utility Oil Fired Boiler by Modifying the Design of Burners and Atomizers”, el cual se presentó en el ASME Power Conference 2009, en Albuquerque, Nuevo México.

El artículo describe la metodología de investigación que se empleó para definir las modificaciones en componentes de quemadores (atomizadores y cañones), así como los resultados obtenidos en la Unidad 5 de la Central Termoeléctrica Presidente Adolfo López Mateos, de la Comisión Federal de Electricidad (CFE).

Del 27 de junio al 2 de julio de 2010 se llevó a cabo la Renewable Energy 2010 International Conference and Exhibition, en Yokohama, Japón, con el objetivo de contribuir al progreso de un amplio rango de tecnologías de energías renovables y a la promoción de los mercados de las ener-gías sustentables y renovables.

El IIE participa en congreso internacional en Japón

Por parte del IIE asistió Alfonso García Gutiérrez, investigador de la Gerencia de Geotermia de la División de Ener-gías Alternas, quien presentó los trabajos: Heat transfer in a porous region surrounding geothermal wells with drilling fluid losses; The unperturbed thermal state of the Los Azufres, geothermal field, Mexico, y Thermal evolution (1984-2005) of the Los Humeros (Mexico) geothermal fluids as indicated by chemical geothermometers.

De esta forma se difundieron los trabajos de investigación del IIE en materia de energía geotérmica ante la comunidad internacional, se conoció el estado del arte de la explotación de la energía geotérmica y de las energías renovables en general y se realizó un intercambio directo de informa-ción con investigadores destacados.

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Comunidad IIEenero-marzo-2011

Boletín IIE

El 6 de agosto de 2010 se recibió la visita de una comitiva del Ministerio de Electri-cidad y Energía Renovable de la República del Ecuador, con la finalidad de conocer y compartir ideas acerca de diversos temas, principalmente el uso y aplicación de las energías renovables.

La delegación ecuatoriana resaltó el interés que tiene el Presidente de su país, Rafael Correa Delgado, en crear una cultura sobre el uso eficiente de la energía eléc-trica y de las energías renovables, princi-palmente en las nuevas generaciones y que desean fomentar las energías consistentes en la protección del medio ambiente.

El Ministerio de Electricidad y Energía Renovable de la República del Ecuador en el IIE

Sus prioridades nacionales son: Eficiencia Energética, Energías Renovables y Cambio Climático, estos temas fueron abordados por las áreas del IIE especia-listas en cada caso, y dado el alto potencial del Ecuador en energía geotérmica, se les presentaron las capacidades del Instituto en la materia.

El pasado 27 de octubre de 2010, el IIE, a través de la Gerencia de Energías No Convencionales, recibió un reconoci-miento por parte de la Comisión Federal de Electricidad, donde destaca el “exce-lente servicio” que dicha Gerencia les ha proporcionado desde el año 2005 a la fecha, “para el desarrollo del proyecto, puesta en operación y actual desarrollo y mantenimiento de su red de estaciones hidrométricas y climatológicas, lo que les ha permitido contar con la información necesaria y oportuna para apoyar la opera-ción de sus centrales hidroeléctricas”.

El IIE recibe un reconocimiento de la CFE

Asimismo se resalta la “rápida respuesta del personal” de la Gerencia “cuando se han presentado problemas operativos inherentes a este tipo de redes, lo que representa una alta confiabilidad y dispo-nibilidad de la misma”. Esta felicitación se hizo extensiva a todo el personal de la Gerencia, destacando la labor de los investigadores Javier Lagunas Mendoza y Esmeralda Pita Jiménez.

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Boletín IIEenero-marzo-2011Breves técnicas

La Gerencia de Análisis de Redes del IIE desarrolló, para el Centro Nacional de Control de Energía de la CFE, el Modelo de Validación de Estrategias Operativas de Corto Plazo (NIS), el cual es una valiosa herramienta que se utiliza en el proceso de planeación de la operación a corto plazo del Sistema Eléctrico Nacional. NIS determina un plan de opera-ción preliminar para un periodo de estudio que comprende desde uno a siete días. El plan de operación obtenido permite depurar un caso de estudio, mediante el análisis de resultados, tales como:

• La cota final requerida en cada uno de los embalses del país.• Las potencias generadas por las plantas termoeléctricas e hidroeléctricas en cada hora.• El costo variable de producción ante diversas políticas de operación de los embalses.• Las cantidades de combustibles requeridas para producir la energía termoeléctrica. • Los déficits o excedentes de energía que pueden presentarse en algunas regiones del

sistema.

NIS: Modelo de Validación de Estrategias Operativas a Corto Plazo

Oscar Girón Cabrera[[email protected]]

NIS resuelve un problema de optimación matemática de gran escala, en tiempos de ejecución razonables, en el que se mini-mizan los costos variables de producción eléctrica, mientras se satisfacen restric-ciones operativas importantes, como los balances de potencia regionales, las restricciones de reserva rodante de grupos de unidades generadoras, las limitaciones de transmisión en enlaces o grupos de enlaces interregionales, así como limita-ciones de suministro de combustibles.

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Breves técnicas

El mecanismo de solución se basa en el método de multiplicadores de Lagrange, a través de la corrección de parámetros de funciones de penalización, asociados a los requisitos de reserva rodante, mallas eléc-tricas y grupos de enlaces, mediante un esquema de gradiente condicio-nado que resuelve una secuencia de problemas de redes de transporte, hasta lograr la convergencia a la solución.

El modelo se implantó como parte de un paquete de software que opera en computadoras personales con sistema operativo Windows, que incluye base de datos en MS Access y una interfaz de usuario para la edición de datos y consulta de resultados.

NIS está integrado con el modelo de Coordinación Hidrotérmica y Asignación de Unidades (CHT-AU) que utiliza diariamente el CENACE para el cálculo del predespacho de generación.

NIS: Modelo de Validación de Estrategias Operativas a Corto Plazo

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Boletín IIEenero-marzo-2011Breves técnicas

Es una necesidad prioritaria a nivel mundial, el uso de energías renovables como una alternativa para satisfacer las siempre crecientes necesidades de demanda de energía eléc-trica. Aparte de la energía hidráulica (que ya es una fuente probada y en uso por mucho tiempo), la energía eólica surge como una de las opciones más prometedoras en este campo, sobre todo por las posibilidades de generar cantidades importantes de energía eléctrica. Sin embargo, debido a la naturaleza intermitente de la presencia del viento, las dificultades para obtener pronósticos precisos de éste, y por consiguiente de la genera-ción eléctrica que se puede obtener de esta fuente primaria de energía, surgen muchos problemas relacionados con la planeación y la operación de los sistemas eléctricos a los que se integran estos recursos energéticos.

El IIE busca soluciones para la adecuada operación del Sistema Eléctrico Nacional,

ante la presencia de generación eólica

Adrián Inda Ruiz[[email protected]]

En el ámbito de la operación de sistemas eléctricos es responsabilidad de las compañías eléctricas satisfacer, en todo momento, la demanda de energía eléc-trica de los usuarios, con los estándares de calidad requeridos (frecuencia, voltaje, continuidad), dado que además están acostumbradas a lidiar con la naturaleza dinámica de la demanda, la cual varía constantemente a lo largo del tiempo.

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Breves técnicas

El sistema eléctrico se planea para que en el corto plazo exista, además de la capa-cidad de generación necesaria para satis-facer la demanda, la reserva de generación adecuada para que se haga el seguimiento de las variaciones de dicha demanda. Más aún, el sistema de generación existente debe tener la capacidad para hacer el seguimiento de la demanda, con la rapidez que se requiera.

Si aunado a la característica variante de la demanda del sistema se agrega la carac-terística variante de la generación eólica, el problema operacional se agudiza. Las compañías eléctricas que planean tener o aumentar su capacidad de generación eólica, deben realizar estudios para deter-minar el impacto que la integración de dicha generación tendrá en la operación de su sistema.

La Comisión Federal de Electricidad (CFE), empresa del Gobierno Federal Mexicano que genera, transmite y distri-buye energía eléctrica a casi la totalidad de los usuarios del país, cuenta actual-mente con aproximadamente 450 MW de generación eólica ubicada en el Istmo de Tehuantepec, en el Estado de Oaxaca, correspondiente a la región sureste de México. Se prevé que en los próximos años, la generación eólica en esa región se incremente considerablemente, hasta alcanzar alrededor de 2.5 GW de genera-ción para el año 2011.

El IIE busca soluciones para la adecuada operación del Sistema Eléctrico Nacional...

La CFE tiene una capacidad de generación instalada de 49,971 MW en un total de 177 centrales generadoras. De este total, aproximadamente el 22% de la capacidad corres-ponde a centrales hidroeléctricas. Una gran cantidad de la generación hidráulica de esta entidad está ubicada a lo largo del cauce del río Grijalva, el cual también se encuentra ubicado geográficamente en la región sureste del país. Casi el 100% de esta generación hidráulica y eólica es transportada hacia el centro del país, a través de la red de trans-misión de 400 kV del sistema de transmisión de la CFE. Sin embargo, con el inminente incremento de generación eólica y la naturaleza intermitente de dicho recurso de gene-ración, se presenta el problema operacional de controlar el flujo de potencia a través del enlace de 400 kV, que une al sureste del país con el centro del mismo, para evitar que el flujo exceda los límites de seguridad establecidos, mantener la frecuencia del sistema dentro de los límites operacionales requeridos, y asegurar que la reserva operativa del sistema se mantenga en los valores asignados.

El Centro Nacional de Control de Energía (CENACE), de la CFE ha iniciado acciones para encontrar soluciones que permitan operar satisfactoriamente el Sistema Eléc-trico Nacional (SEN), incluyendo la presencia de la generación eólica esperada para los próximos años. Estas soluciones deberán aprovechar la presencia de las plantas de gene-ración hidroeléctrica antes mencionadas, conjuntamente con la de las plantas de otro tipo, para coordinar de manera adecuada su operación con la de las plantas de generación eólica, de tal manera que el sistema se pueda operar satisfaciendo los criterios de opera-ción mencionados.

Para plantear y validar el esquema de coordinación que satisfaga las necesidades arriba planteadas, la CFE, a través del CENACE, ha solicitado los servicios de la Gerencia de Análisis de Redes del Instituto de Investigaciones Eléctricas, la cual ha iniciado un proyecto para satisfacer los requerimientos de la CFE en este rubro.

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Boletín IIEenero-marzo-2011Artículo de investigación

Resumen

El objetivo de este artículo es describir los factores involucrados en el aprovechamiento energético de la basura municipal, así como estimar el potencial para la generación de electri-cidad en nuestro país, mediante la conversión de la basura por medios biológicos en rellenos sanitarios y por incineración en plantas térmicas. Asimismo se describen los aspectos rela-cionados con la consideración de la basura como combustible o fuente de energía para la generación de electricidad. Existen dos procesos para este propósito, el biológico, efectuado en rellenos sanitarios, y el térmico en sus diferentes versiones. También existen nichos de oportunidad, sobre todo en las propias ciudades donde se genera la basura, ya que la energía se puede aprovechar para alumbrado público, bombeo de agua y transporte masivo, entre otros usos más específicos. Paralelamente estos procesos y tecnologías son sustentables y amigables con el medio ambiente, ya que son en sí mismos un tratamiento de la basura. Sin duda el potencial energético y los beneficios ambientales están a la vista, sólo falta la difu-sión y conocimiento real de las tecnologías, que se describen de manera general en este artículo, y que sin duda son el camino probado para aprovechar el potencial energético de la basura.

La basura como recurso energético. Situación actual y prospectiva en México

José Luis Arvizu Fernández

Artículo publicado originalmente en la revista de Ingeniería Civil, edición 496, agosto 2010.

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Artículo de investigaciónLa basura como recurso energético.

Situación actual y prospectiva en México

Introducción

Ante la actual situación energética del país, caracterizada por una baja sensible en las reservas y producción de hidrocarburos, reviste mayor importancia considerar el poten-cial energético de la basura municipal. En este sentido se debe considerar la situación actual de este “recurso energético”, así como los procesos existentes para su conversión a energía y las tecnologías disponibles y probadas comercialmente en la actualidad.

Característicasdelabasura

SubproductoFronteranorte

Norte Centro Sur D.F.

Papel y cartón 16% 15% 16% 14% 20%Textiles 2% 2% 1% 2% 1%Plásticos 8% 8% 4% 3% 11%Vidrios 7% 6% 9% 4% 11%Metales ferrosos 2% 2% 1% 1% 2%No ferrosos y aluminio

3% 2% 3% 5% 2%

Orgánicos 43% 42% 46% 44% 40%Otros 19% 23% 20% 27% 13%

Tabla 1. Composición de la basura en México 2006. (1)

Para considerar a la basura como una fuente de energía, se deben tomar en cuenta dos aspectos básicos: la cantidad que se genera y su contenido energético.

De acuerdo con cifras oficiales en 2008 se generaron en nuestro país 103 mil toneladas al día de basura municipal, de las cuales se dispuso el 58.1% en rellenos sanitarios, el 9.4 % en sitios controlados y el restante 32.5% en tiraderos a cielo abierto. En términos prác-ticos se genera 1 kg/hab/día. La disposición y manejo que se le da a la basura en nuestro país se basa en el reciclamiento informal y su disposición en 128 rellenos sanitarios, los cuales están distribuidos en 12 rellenos ubicados en zonas metropolitanas, 61 en ciudades medianas, 43 en ciudades pequeñas y 12 en comunidades rurales o semiurbanas (Sedesol, 2008). En la tabla 1 se resume la composición promedio de la basura por región en nuestro país. El contenido de materia orgánica es del 43%, en tanto que la suma de los porcentajes de papel, cartón, textiles y plásticos da un valor del 30%.

La composición anterior da por resultado que existan diferentes contenidos energé-ticos, de tal manera que el valor máximo de este parámetro se tiene en la basura generada en el Distrito Federal, México, con un valor de 14.9 MJ/kg, y el menor en la basura generada en la región Sur con poder calorífico de 12.7 MJ/kg. En todos los casos, el poder calorífico se encuentra dentro de los valores necesarios para su conversión a energía.

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Procesosdeconversión

Existen básicamente dos procesos de conversión de la basura a energía, estos son los de tipo biológico y los de tipo térmico. Los primeros son efectuados por bacterias mediante el proceso de diges-tión anaerobia, donde descomponen de manera natural la parte orgánica de la basura en ausencia de aire. Este proceso ocurre en los rellenos sanitarios y sitios no controlados, así como en tanques o reactores donde se acelera el proceso ante-rior, en el que se genera una mezcla de gases mejor conocida como biogás, cuyo componente principal es el metano (CH4), también encontrado en el gas natural, y el segundo gas de efecto invernadero más importante, equivalente a 21 veces el bióxido de carbono.

Los procesos térmicos como la incineración, la pirólisis, la gasificación a baja tempera-tura y la gasificación en arco de plasma, se caracterizan por la conversión del carbono contenido en la basura bajo diferentes condiciones de temperatura y aire principalmente. En la incineración el carbono es convertido a altas temperaturas en bióxido de carbono para liberar energía en forma de calor, que a su vez puede generar vapor y electricidad en una turbina. La pirólisis, es una etapa intermedia de la incineración, donde se restringe la presencia de oxígeno, y el mismo carbono de la basura es convertido a combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, como carbón vegetal, monóxido de carbono, metano e hidró-geno, y el alquitrán, este proceso se ha empleado tradicionalmente para la producción de carbón vegetal, se le conoce comúnmente como destilación seca de la madera.

En la gasificación se pueden distinguir dos procesos, dependiendo de la temperatura de operación, el primero ocurre a baja temperatura a 500°C, y el segundo en arco de plasma, donde el carbono es convertido mediante aire o gas ionizado a temperaturas de 5000°C a 7000°C. En los dos casos se genera monóxido de carbono, hidrógeno y metano, que pueden ser empleados como combustible para la generación de electricidad en motores de combustión interna, y recientemente en celdas de combustible.

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Figura 1. Esquema de un relleno sanitario.(3)

Tecnologíasdeconversión

Conversiónbiológica

Proyecto%derecupe-racióndegas

Liepaja, Latvia 68

Nanjing, China 16

Bandeirantes, Brasil 48

Dominico, Argentina 12

Bahía, Brasil 33

Guangdong, China 18

Aguascalientes, México

59

San Salvador, El Salvador

102

Simeprodeso, México 204

Maldonado, Uruguay 76

Olavarría, Argentina 20

Tabla 2. Proyectos MDL de rellenos sanitarios.

Histórica y globalmente, el relleno sanitario se ha empleado como el método más acep-tado desde el punto de vista económico. Aún con la disminución de la generación de residuos por el reciclaje o los sistemas de procesamiento, el relleno sanitario prevalece como un componente imprescindible de los sistemas de manejo de la basura municipal. El relleno sanitario, como toda obra de ingeniería, tiene que ser planeado y diseñado previamente para asegurar su correcta construcción y operación.

El relleno sanitario está formado por una trinchera natural o artificial que debe ser preparada mediante compactación, impermeabilización y nivelación, de tal manera que se puedan instalar los sistemas de drenaje, bombeo de lixiviados, extracción y captura de biogás. Una vez depositada la basura, deberá cubrirse con material que permita, por un lado, la mayor recuperación posible de biogás y evite su fuga hacia los costados y la atmósfera, como se aprecia en la figura 1, y por el otro, que evite la entrada de aire y agua de lluvia al relleno.

El biogás generado en los rellenos sanitarios es una mezcla de gases que contiene un 50% de metano, 45% de bióxido de carbono y en menores cantidades: oxígeno, nitrógeno, vapor de agua y ácido sulfhídrico, así como una gran variedad de gases en cantidades traza. Este biogás es conducido hacia la central eléctrica, compuesta generalmente por módulos de 1 MW de capacidad, a través de tuberías que son conectadas a sopladores que extraen el biogás de los pozos construidos en el relleno sanitario.

En algunos de los proyectos a nivel mundial de rellenos sanitarios, sobre todo de proyectos desarrollados en el marco del Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL), las emisiones de metano y por lo tanto de biogás han sido sobrestimadas. En la tabla 2 se resumen algunos proyectos MDL en rellenos sanitarios, donde se muestra el porcentaje de recuperación de metano real con respecto al esperado.

El incumplimiento del diseño y plan de construcción y operación de los rellenos sanitarios, ha conducido en muchos casos a una menor recuperación de metano de la esperada, por lo que la preparación del sitio, la impermeabilización, la instalación

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del sistema de extracción de lixiviados y la compactación de las coberturas inter-medias y finales, han conducido a reducir la viabilidad de estos proyectos por la presencia de lixiviados y grietas en las cubiertas, provocado por asentamientos acelerados a consecuencia de una pobre compactación de la basura durante la operación del relleno sanitario.

Algunas de las razones por la que existen estas sobrestimaciones son: limitaciones de las pruebas de bombeo, no se cubre diariamente la basura en el relleno, manejo inadecuado de los lixiviados, no se desvían las aguas pluviales, uso de constantes del modelo inadecuadas, pozos de extracción mal construidos, entre otros. Para dar un tratamiento adecuado a los lixiviados, es necesario tener un sistema de drenaje y manejo como el mostrado en la figura 2, de tal manera que se evite su acumula-ción excesiva que impida la extracción del biogás.

En México existe un caso exitoso de esta tecnología, situado en el municipio de Salinas Victoria, Nuevo León. Este proyecto se puso en operación en mayo de 2003, con una capacidad de genera-ción inicial de 7.4 MW, en 2008 se amplio a 12.7 MW y actualmente se encuentra en proceso de una nueva ampliación a 16.9 MW, y se espera llegar a 25 ó 30 MW en los próximos años.

La energía que produce esta planta se suministra a los municipios de la zona metropolitana de Monterrey, para uso en alumbrado público, en el Sistema de Transporte Colectivo Metrorrey, para el DIF de Nuevo León, las oficinas de Agua y Drenaje de Monterrey, así como para el Gobierno de Nuevo León. El volumen de

biogás extraído en 2008 fue de 7,800 m3/h, en 100 hectáreas del sitio donde se deposi-taron 15 millones de toneladas de basura y se perforaron 465 pozos para la captura del biogás.

Conversióntérmica

El proceso de combustión con recuperación de energía conocido como basuraaenergía (WTE, por sus siglas en inglés), es una de las alternativas existentes para el manejo de la basura, ya que reduce la cantidad de materiales enviados a los rellenos sanitarios, previene la contaminación de agua y aire, permite mejorar los programas de reciclamiento, requiere menos espacio y disminuye la dependencia de los combustibles fósiles para la generación de energía.

La incineración puede llevarse a cabo con tecnologías sin clasificación de la basura (Mass Burn), o con clasificación de la basura (RDF, por sus siglas en inglés). El término RDF (Combustible Derivado de la Basura), se refiere a la basura que es procesada para incre-mentar su poder calorífico y quemarse tanto en plantas WTE, como en plantas termo-eléctricas convencionales. Los mayores problemas enfrentados por esta tecnología son sus mayores costos de inversión y operación.

En 2005 existían en el mundo alrededor de 760 plantas de incineración de basura en operación. En Estados Unidos existía una capacidad de incineración de 29 millones de toneladas anuales equivalentes al 8% de los 369 millones anuales de toneladas de basura que generan, 7% se convertía a composta, 20% era reciclada y 65% se depositó en rellenos sanitarios. En tanto que en Europa, en 2002, existían 340 plantas con una capa-cidad de incineración de 50 millones de toneladas anuales. Los países que se destacan por

Figura 2. Captación y manejo de lixiviados.(4)

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Figura 3. Esquema de planta de incineración de basura.

incinerar su basura son: Dinamarca (55%), Suecia (55%), Suiza (45%), Holanda (48%), Francia (35%) y Alemania (42%). Dichos valores indican el porciento de basura que inci-nera cada país de la que produce.

Los incineradores de lechofluidizado se usan ampliamente en Japón. Esta tecnología tiene mayor eficiencia, debido a que las temperaturas de incineración son más altas, permitiendo una mayor recuperación de energía, menores cantidades de materiales no oxidados y menos exceso de aire que las plantas tradicionales.

La tecnología de la gasificación a baja temperatura (500°C), convierte la basura a una mezcla de gases, con un poder calorífico comprendido entre 6 y 12 MJ/m3. Existen más de 100 plantas de gasificación alrededor del mundo en operación y construcción actualmente, algunas han estado en operación comercial por más de cinco años. La gasi-ficación tiene varias ventajas sobre la incineración convencional, ya que se lleva a cabo en ambientes con bajo contenido de oxígeno, lo que limita la formación de dioxinas y grandes cantidades de óxidos de azufre y nitrógeno. Como resultado de estos requeri-mientos, el volumen de los gases de combustión producidos es menor, por lo que se requieren equipos de tratamiento más pequeños y menos costosos.

La tecnología de arcodeplasma se efectúa en un medio de gas ionizado con número igual de cargas positivas y negativas, las cuales pueden conducir la electricidad. Se genera por descargas de corriente con alto voltaje entre dos electrodos, los resultados son la producción de luz y calor. A diferencia de los metales que están limitados por sus tempe-raturas de fusión, el gas no tiene limitaciones de temperatura que alcanzan de los 3,000 a los 8,500°C, suficientes para suministrar la energía de activación necesaria para promover los cambios físicos y químicos de la materia, los cuales no pueden ocurrir cuando se calienta con la baja temperatura de combustión convencional. El gas de síntesis gene-rado por esta tecnología compuesto por CO, H2 y CH4, se puede emplear en turbinas, o convertirlo a metanol, etanol o gasolinas. Por sus ventajas, la tecnología de arco de plasma se considera la tecnología del futuro en el campo del tratamiento de la basura. Actual-mente existen 4 ó 5 plantas demostrativas de esta tecnología en el mundo.

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Potencialenergéticodelabasura

TecnologíaCapacidad

MWCapacidad

MW

Biogás 165 0

Incineración 0 2,415

Subtotal 165 2,415

Tabla 3. Capacidad eléctrica de la biomasa.

Para determinar el potencial de la basura como combustible, se recurrió a fuentes directas de información sobre la cantidad de basura generada en nuestro país, como la Secretaría de Desarrollo Social, que se encarga de generar la información relativa a la cantidad de basura generada en nuestro país por entidades y municipios. A partir de esta información y con metodologías propias que permiten estimar la producción de biogás y electricidad de los rellenos sanitarios y basureros existentes en nuestro país, se determinó la capacidad eléctrica de esta fuente de biomasa resumida en la tabla 3. Por cada tonelada de basura dispuesta en un relleno sanitario se pueden generar de 150 a 175 kWh, en tanto que por cada tonelada de basura incinerada se puede generar un promedio de 550 kWh.

Con biogás existe un potencial estimado en 165 MW provenientes de la basura ya depo-sitada en rellenos sanitarios. En tanto que si se genera electricidad mediante incineración de la basura existe un potencial de 2,415 MW, distribuido por regiones en la República Mexicana (figuras 4 y 5).

Figura 4. Potencial regional de generación de electri-cidad con biogás de residuos sólidos depositados en rellenos sanitarios en México.(1)

Figura 5. Potencial regional de generación de electricidad con incineración de basura municipal en México. (1)

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Conclusiones

En un país tradicionalmente petrolero resulta difícil concebir la basura municipal como una fuente de energía. Sin embargo, la actual situación energética motiva a la búsqueda de fuentes alternas de energía que se caractericen por ser renovables, sustentables y compatibles con el medio ambiente. Dentro de este contexto la basura municipal, cumple con estos atri-butos, ya que por un lado se genera en cantidades suficientes y con el contenido energético necesario para su conversión a energía, al mismo tiempo de proteger al medio ambiente.

Existen básicamente dos procesos para convertir la basura a energía, estos son el biológico y el térmico. Las tecnologías derivadas de estos procesos fundamen-talmente son dos, los rellenos sanitarios con captura del biogás que genera para ser convertido a electricidad y calor, y la incineración en sus diferentes variantes, siendo la más usada la de calderas de

parrilla inclinada con tratamiento inten-sivo de los gases de combustión.

Hay gran cantidad de proyectos de biogás con generación de electricidad en los países desarrollados, en México sólo existe un caso exitoso desde 2003, que puede referirse como ejemplo para otros proyectos similares en nuestro país. Asimismo existen desde hace décadas cientos de plantas en los propios países desarrollados, en nuestro país no existe ninguna, por lo que el campo de aplica-ción es nuevo y amplio.

En estos términos hay en México un gran potencial de aprovechamiento energé-tico de la basura, la cual se genera diaria-mente del orden de 100 mil toneladas, de las cuales la mayor parte se deposita en rellenos sanitarios. Las dos tecnologías no se contraponen, ya que la generación de electricidad en rellenos sanitarios proviene de basura ya existente, y la generación de

electricidad por incineración o procesos térmicos se aplicaría a basura que se está generando día a día y en el futuro.

Los rellenos sanitarios han tenido acep-tación en nuestro país debido a que son menores los costos de inversión, opera-ción y mantenimiento, sin embargo, en California, Estados Unidos, y en Europa desparecerán en los próximos años, por lo que los procesos térmicos que requieren mayores costos de inversión, operación y mantenimiento junto con el reciclamiento, sustituirán a los rellenos sanitarios como métodos para el tratamiento de la basura municipal.

Sin duda el potencial energético y los beneficios ambientales están a la vista, sólo falta la difusión y conocimiento real de las tecnologías, que se han descrito de manera general en este artículo y que sin duda son el camino probado para aprove-char el potencial energético de la basura.

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Bibliografía

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JOSÉLUISARVIZUFERNÁNDEZ[[email protected]]

Ingeniero Químico por la UNAM en 1980. Investigador desde 1983 de la Gerencia de Energías No Conven-cionales del IIE. Autor de metodologías, procesos y sistemas para la evaluación y transformación energética de los residuos sólidos, aguas residuales y residuos agropecuarios vía procesos térmicos y biológicos. Jefe de los proyectos: “Evaluación de la factibilidad de generación eléctrica con el biogás generado en los rellenos de desechos sólidos urbanos” en 1991, y “Estudio de evaluación de las emisiones de biogás y caracterización de la potencia energética que se puede obtener del relleno prados de la montaña del DDF” en 1995. Autor del Inven-tario Nacional de Emisiones de metano como gas de efecto invernadero sector desechos en 1995, 2000 y 2006. Organizador del primer y segundo coloquios sobre la conversión del metano generado en los rellenos sanitarios, efectuados en los ITESM Campus Aguascalientes en 2002 y Campus Monterrey en 2004. Actualmente es inves-tigador y Jefe de los Proyectos: “Conversión de residuos a energía vía procesos biológicos y termoquímicos”; “Evaluación para la producción de metano del relleno sanitario de bordo poniente para el GDF”, y “Pruebas de bombeo en el relleno sanitario de Los Laureles, El Salto, Jalisco”, entre otros. Recientemente fue autor del Inventario Estatal de GEI 2005-2005 del sector desechos para el Estado de Puebla. Coautor de los libros: “La Bioenergía en México” y “Cambio climático: una visión desde México”, con el tema: registro histórico de los principales países emisores, así como del “Libro del Maíz” (2010), con el capítulo: biocombustibles derivados del maíz. Coautor y coordinador asociado del libro: “La Bioenergía en México” (2005).

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