Propuesta de tecnología alternativa para reducir emisiones de GEI

1. PROPUESTA DE TECNOLOGÍA ALTERNATIVA PARA REDUCIR EMISIONES DE GEI
PRÁCTICA INDIVIDUAL CON EVALUACIÓN ENTRE COMPAÑEROS
JOSÉ CARLOS LEGUÍZAMO FERRER
1. Descripción de la situación actual de la constructora incluyendo las emisiones totales
anuales de la tecnología contemplada en t CO2-eq.
Una empresa constructora tiene planeado construir 10,000 casas con tecnología convencional
en donde se observan por cada casa un consumo de energía eléctrica de 500 kWh/mes y de gas
natural de 270 m3/mes; las tarifas del pago de estos servicios ascienden a 1.5 $/kWh y 3.7 $/m3
respectivamente, por tanto, los consumos totales anuales por cada casa son:
Energía eléctrica = (500 kWh/mes.casa)(12 meses/año) = 6,000 kWh/año.casa
Gas natural = (270 m3/mes.casa)(12 meses/año) = 3,240 m3/año.casa
El monto total anual a pagar por casa es de:
Energía eléctrica = (6,000 kWh/año.casa)(1.50 $/kWh) = 9,000 $/año.casa
Gas natural = (3,240 m3/año.casa)(3.70 $/m3) = 11,988 $/año.casa
El monto total anual a pagar por casa es: 9,000 + 11,988 = 20,988 $/año.casa
El monto anual de todas las casas es: (20,988 $/año.casa)(10,000 casas) = 209.88 mdp (mdp
= millones de pesos).
Los factores de emisión son los siguientes:
Energía eléctrica = 0.000459 t CO2-eq/kWh; Gas natural = 0.0025 t CO2-eq/m3
Las emisiones anuales de CO2 por casa son:
Energía eléctrica = (6,000 kWh/año.casa)(0.000459 t CO2-eq/kWh) = 2.754 t CO2-eq/año.casa
Gas natural = (3,240 m3/año.casa)(0.0025 t CO2-eq/m3) = 8.1 t CO2-eq/año.casa
Total de emisiones anuales por casa = 2.754 + 8.1 = 10.854 t CO2-eq/año.casa
Los consumos anuales de todas las casas son:
Energía eléctrica = (6,000 kWh/año.casa)(10,000 casas) = 60,000,000 kWh/año = 60 GWh/año
Gas natural = (3,240 m3/año.casa)(10,000 casas) = 32,400,000 m3/año

2. El total de emisiones anuales de todas las casas es:
(10.854 t CO2-eq/año.casa)(10,000 casas) = 108,540 t CO2-eq/año, el cual rebasa el umbral de
emisiones de 25,000 t CO2-eq/año.
La tecnología convencional que tenía contemplada la constructora es la siguiente, en la que se
indican los consumos anuales (12 meses/año) de energía eléctrica por casa:
Equipo Cantidad
Potencia
(W)
Tiempo de uso Consumo energía
eléctrica (kWh/año)(h/d) (d/mes)
Focos incandescentes 15 75 5 30 2,025
Bomba de agua con
eficiencia del 73.25%
1
1.5276
(1.5 hp)
1.5 30 825
Aire acondicionado con
eficiencia del 70%
1 5,000 3.5 15 3,150
Total 6,000
Para el cálculo de la potencia del aire acondicionado se debe considerar el área que cubrirá este
equipo; la constructora diseñó las casas con dos niveles, cada una con un área de 30 m2, el aire
acondicionado solo se instalará en el nivel superior; se recomienda un valor de 100 frigorías por
metro cuadrado y 1 watt de potencia equivale a 0.86 frigorías, por tanto la potencia requerida es:
(30 m2)(100 frigorías/m2)(1 W/0.86 frigorías)(1 kW/1000 W)/0.7 = 4.98 kW = 5 kW
Respecto al gas natural, el 75% se usa para el calentamiento de agua para regaderas y lavabos,
y el 25% para la preparación de alimentos. La constructora incluyó en las casas cocinas integrales
que disponen de una estufa de gas natural que tiene una eficiencia del 30%, asimismo también
incluyó un calentador de agua de depósito (38 litros).
2. Tecnología alternativa elegida para la propuesta de ahorro con justificación de elección.
Respecto a la energía eléctrica se propone sustituir por el siguiente equipo:
1) 15 focos Led de 8 W, cuyo consumo anual es el siguiente:
(15 focos/casa)(8 W/foco)(5 h/d)(30 d/mes)(12 meses/año)(1 kW/1000 W) = 216 kWh/año.casa
Se eligió esta alternativa porque obviamente el consumo de energía eléctrica para la
iluminación por foco led es mucho menor que la de los focos incandescentes.

3. 2) 1 bomba de agua con motor de alta eficiencia (98%) de 1 hp.
[(1 hp/casa)(0.746 kW/hp)/(0.98)](1.5 h/d)(30 d/mes)(12 meses/año) = 411 kWh/año.casa
Se seleccionó esta bomba porque es de alta eficiencia, es decir, se incrementa más la
energía útil para bombear el agua que la tecnología convencional.
3) 1 aire acondicionado de 3.5 kW con una eficiencia del 99%. Su potencia se calcula así:
(30 m2)(100 frigorías/m2)(1 W/0.86 frigorías)(1 kW/1000 W)/0.99 = 3.52 kW = 3.5 kW
Consumo de energía eléctrica = (3.5 kW/casa)(3.5 h/d)(30 d/mes)(12 meses/año) = 945
kWh/año.casa
La tecnología convencional tiene una eficiencia más baja que la actual para cubrir una misma
necesidad, por tanto se incluyó este tipo de equipo más eficiente energéticamente.
En cuanto al gas natural se propone la adquisición de un calentador solar de 10 tubos de vacío para
un servicio (las casas diseñadas por la constructora incluyen un solo baño con regadera y wc), este
calentador tiene una eficiencia del 80%. Como se tiene contemplado que el 75% del gas natural se
consume para el calentamiento de agua para regaderas, el volumen correspondiente de gas natural
es = (3,240 m3/año.casa)(0.75) = 2,430 m3/año.casa, con el uso del calentador solar solo se utilizará
el 20% de este volumen, es decir: (2,430 m3/año.casa)(0.2) = 486 m3/año.casa. Es una obvia ventaja
de obtención gratuita de energía térmica para el calentamiento de agua para regaderas.
La otra alternativa de ahorro de gas natural para el calentamiento de agua para regaderas es
mediante la sustitución del calentador de gas natural de depósito por uno del tipo instantáneo, el
cual ahorra el 80%, por tanto se consumirá entonces el 20 % del anterior volumen de gas natural
consumido:
Consumo de gas natural por casa = (486 m3/año.casa)(0.2) = 97.2 m3/año.casa.
El restante volumen de gas natural utilizado para la preparación de alimentos es = (3,240
m3/año.casa)(0.25) = 810 m3/año.casa, así que se propone sustituir la estufa de gas natural por una
parrilla de inducción, la cual tiene un eficiencia de calentamiento del 85%.
Para determinar el consumo de energía térmica de la estufa de gas natural, se utiliza el poder
calorífico neto del gas natural, que es de 41.232 MJ/m3:
Consumo energía térmica de estufa de gas natural = (810 m3/año.casa)(41.232 MJ/m3) = 33,397.9
MJ/año.casa
La energía térmica que es utilizada para calentar los alimentos es el 30% de esta, es decir: (33,397.9
MJ/año.casa)(0.3) = 10,019.4 MJ/año.casa, si ahora se va a emplear una parrilla de inducción que

4. tiene una eficiencia del 85%, entonces la energía consumida por la parrilla de inducción es =
(10,019.4 MJ/año.casa)/0.85 = 11,787.5 MJ/año.casa, como la energía consumida es eléctrica y se
sabe que 1 kWh equivale a 3.6 MJ, la energía eléctrica consumida por la parrilla de inducción es:
(11,787.5 MJ/año.casa)(1 kWh/3.6 MJ) = 3,274.3 kWh/año.casa
Consumo total de energía eléctrica por casa = 216 + 411 + 945 + 3,274.3 = 4,846.3 kWh/año.casa
Para todas las casas los consumos son:
Energía eléctrica=(4,846.3 kWh/año.casa)(10,000 casas)=48,463,000 kWh/año= 48.463 GWh/año
Gas natural = (97.2 m3/año.casa)( 10,000 casas) = 972,000 m3/año
3. Cálculo de la cantidad de emisiones totales anuales en t CO2-eq de la tecnología
propuesta.
Por cada casa:
Energía eléctrica=(4,846.3 kWh/año.casa)(0.000459 tCO2-eq/kWh)=2.224451 t CO2-eq/año.casa
Gas natural = (97.2 m3/año.casa)(0.0025 t CO2-eq/m3) = 0.243 t CO2-eq/año
Total de emisiones de CO2 por casa = 2.224451 + 0.243 = 2.467451 t CO2-eq/año.casa
Para el total de casas, el total de emisiones de CO2 es:
(2.467451 t CO2-eq/año.casa)(10,000 casas) = 24,674.51 t CO2-eq/año que es menor que el
umbral de 25,000 t CO2-eq/año.
4. Costo total de la inversión para implementar la tecnología alternativa propuesta.
Con fines comparativos se obtendrá primeramente cuánto se tiene que invertir para la tecnología
convencional, la cual se aprecia en la siguiente tabla para cada casa:
Equipo Cantidad
Costo
unitario ($)
Monto
($)
Focos incandescentes de 75 W 15 20 300
Bomba de agua de 1.5 hp 1 2,119 2,119
Aire acondicionado de 5 kW 1 14,139 14,139
Estufa de gas natural con 4 quemadores 1 4,600 4,600
Calentador de gas natural de depósito de 38 L 1 3,200 3,200
Total 24,358
Para la propuesta de tecnología alternativa, se realiza la siguiente inversión por casa:

5. Equipo Cantidad
Costo
unitario ($)
Monto
($)
Focos led de 8 W 15 50 750
Bomba de agua de 1 hp 1 4,957 4,957
Aire acondicionado de 3.5 kW 1 10,099 10,099
Calentador solar de 10 tubos de vacío 1 3,520 3,520
Estufa de inducción con 4 hornillas 1 6,630 6,630
Calentador instantáneo gas natural 1 servicio 1 2,694 2,694
Total 28,650
La constructora llegó a un acuerdo con los proveedores de los equipos para obtener un
descuento promedio del 30% por el volumen grande de compra que llevará a cabo el cual se
aplica a los montos de las inversiones realizadas:
Monto de tecnología convencional = (24,358 $/año.casa)(0.7) = 17,050.6 $/año.casa
Monto de tecnología alternativa = (28,650 $/año.casa)(0.7) = 20,055 $/año.casa
Para todas las casas se tiene una inversión de:
Tecnología convencional = (17,050.6 $/año.casa)(10,000 casas) = 170.0506 mdp
Tecnología alternativa = (20,055 $/año.casa)(10,000 casas) = 200.55 mdp
Hay una diferencia entre la propuesta de tecnología alternativa y la convencional de: 200.55 –
170.0506 = 30.4994 mdp, que representa un incremento del 17.93%.
5. Ahorro económico asociado al consumo de energía eléctrica y de gas natural de la
tecnología alternativa propuesta.
Los costos unitarios de la energía eléctrica y del gas natural son: Energía eléctrica = 1.50 $/kWh,
gas natural = 3.70 $/m3.
Los consumos de energía eléctrica y gas natural de la tecnología convencional de todas las casas
son: Energía eléctrica = 60,000,000 kWh/año, gas natural = 32,400,000 m3/año. Para la
tecnología alternativa los consumos son: Energía eléctrica = 48,463,000 kWh/año, gas natural =
972,000 m3/año. Los ahorros en los consumos son: Energía eléctrica = 60,000,000 – 48,463,000
= 11,537,000 kWh/año (11.537 GWh/año), gas natural = 32,400,000 – 972,000 = 31,428,000
m3/año. De la energía eléctrica hay un ahorro en el consumo del (11.537/60)(100) = 19.23% y
para el gas natural es del: (31.428/32.4)(100) = 97%.

6. Los ahorros económicos son: Energía eléctrica = (11,537,000 kWh/año)(1.50 $/kWh) = 17.3055
mdp/año, gas natural = (31,428,000 m3/año)(3.70 $/m3) = 116.2836 mdp/año. En total se ahorra
= 17.3055 + 116.2836 = 133.5891 mdp/año.
6. Cantidad de emisiones reducidas por la tecnología alternativa propuesta en t CO2-eq.
Como se vio en el punto anterior, las cantidades reducidas (no consumidas) de energía eléctrica
y gas natural son: Energía eléctrica = 11,537,000 kWh/año; gas natural = 31,428,000 m3/año; en
consecuencia las emisiones reducidas son:
Energía eléctrica = (11,537,000 kWh/año)(0.000459 t CO2-eq/kWh) = 5,295.483 t CO2-eq/año
Gas natural = (31,428,000 m3/año)(0.0025 t CO2-eq/m3) = 78,570 t CO2-eq/año
El total es de: 5,295.483 + 78,570 = 83,865.483 t CO2-eq/año
7. Ingreso recibido por la venta de las emisiones reducidas.
El precio de las emisiones reducidas es 1,440 $/t CO2-eq, por tanto el ingreso por la venta de
éstas es:
(83,865.483 t CO2-eq/año)(1,440 $/t CO2-eq) = 120.76629 mdp/año
8. Tiempo de recuperación de la inversión (menor a 2 años).
La inversión llevada a cabo fue de 286.5 mdp y el ahorro total fue de 133.589 mdp/año, por tanto
el tiempo de recuperación es de:
= 200.55 mdp / 133.589 mdp/año = 1.5 años