El lado positivo de la basura

Aunque cada vez se difunde más la cultura del reciclaje, lo cierto es que dejar de producir residuos es casi imposible. Entonces: ¿qué haremos con la basura? La clave está en encontrarle el lado positivo a los rellenos sanitarios que existen en el país y generar con ellos electricidad.

Cada habitante en México genera un kilo y medio de basura diario, lo que representa casi 40 millones de toneladas de residuos sólidos urbanos al año. Tan sólo con la basura acumulada hasta el año 2003, se podrían generar 400 MW de electricidad, según el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE).

¿Sabes cómo se puede convertir la basura en energía eléctrica? Mira el siguiente vídeo:

Actualmente más de la mitad de esta basura va a parar a los rellenos sanitarios municipales. Para poder producir energía en su interior se requiere de un manejo adecuado de los residuos y de implantar tecnología, evitando así que el metano que expide la basura en descomposición llegue a la atmósfera y contamine.

Ver también: La Co-combustión de Biomasa y combustibles fósiles

El metano es el principal componente del biogás, biocombustible que sirve para producir electricidad: un m3 de biogás equivale a medio m3 de gas natural, es decir, 5 kw/h.

Por lo anterior, los municipios son los que pueden beneficiarse directamente de este proceso al obtener electricidad que puede servir, por ejemplo, para el alumbrado público. Sin embargo, hasta ahora la mayoría no ha implementado esta solución por falta de información principalmente.

De acuerdo al Instituto de Investigaciones Eléctricas, existen una serie de factores que han impedido aprovechar en nuestro país los rellenos sanitarios para la producción de electricidad. El primero de ellos es que los tiempos de gestión de los gobiernos municipales son muy cortos, y al ser ellos los principales actores dejan a un lado el proyecto principalmente por los recursos monetarios que se requieren.

También encontramos como barreras la falta de leyes de protección al medio ambiente en materia de emisiones de rellenos sanitarios; desconocimiento de las oportunidades y beneficios de la generación eléctrica con el biogás; así como poca claridad en los esquemas de asociación entre los municipios y los inversionistas privados para formar sociedades de autogeneración, aunado a la falta de incentivos para propiciar su asociación.

De igual forma señalan como impedimento la información limitada sobre la cantidad y características de los rellenos sanitarios y sitios de disposición final en nuestro país; resistencia de empresas concesionarias que operan los rellenos sanitarios; complicada tramitología para formalización de los proyectos; y falta de un programa oficial que facilite su implantación.

En México ya hay casos de municipios que usan sus rellenos sanitarios para generar electricidad. El primero de ellos no sólo en el país sino en Latinoamérica fue el de Salinas Victoria, Nuevo León, que actualmente tiene una capacidad de generación de energía de 12.72 MW (al día de hoy ha generado aproximadamente 400,000 MWh de electricidad), la cual se utiliza para el alumbrado público de la ciudad de Monterrey y su área conurbada, y especialmente para el Metro. En este proyecto participan tanto el gobierno del Estado como el sector privado.

La energía que se produce en el relleno sanitario de Salinas Victoria, Nuevo León equivale a la que consumirían cerca de 34 mil casas de interés social.

Pero además de esto, se encuentra el beneficio ambiental, pues desde que se produce biogás en este relleno sanitario (2003) se han evitado cerca de 85 mil toneladas de emisiones de metano a la atmósfera, es decir más de un millón 800 mil toneladas de dióxido de carbono.

Esto es lo que se busca hacer precisamente en el Bordo Poniente del Distrito Federal, pero se debería aplicar a los más de 180 rellenos sanitarios que existen en el país.

5 pasos para el cálculo y selección de tableros de alumbrado y control

Una adecuada selección de tableros de alumbrado y control brinda seguridad tanto a los aparatos eléctricos de una vivienda como a sus habitantes.

En un tablero eléctrico se concentran los dispositivos de protección y de maniobra de los circuitos eléctricos derivados de la instalación. En el caso de las instalaciones eléctricas residenciales, este tablero generalmente consiste en una caja en cuyo interior se montan los interruptores automáticos respectivos.

El siguiente vídeo nos muestra algunas características de los tableros de alumbrado:

Los tableros de alumbrado y control deben cumplir con los siguientes objetivos:

• Distribuir la energía eléctrica por medio de circuitos derivados.
• Mantener uniformidad de carga por áreas.
• Protección al operador del contacto accidental con partes vivas.
• Protección del equipo y conductores a través de interruptores termomagnéticos.
• Protección del cableado de los circuitos derivados.
• Proporcionar una estructura en pared para el montaje de dispositivos de protección de circuitos derivados.

Para lograr una instalación eléctrica segura, se debe contar con dispositivos de protección que actúen en el momento en el que se produce una falla (cortocircuito, sobrecarga o falla de aislamiento) en algún punto del circuito. De esta forma se evita tanto el riesgo para las personas de sufrir "accidentes eléctricos", como el sobrecalentamiento de los conductores y equipos eléctricos, previniendo así daño en el material y posibles causas de incendio.

A la hora de diseñar la instalación eléctrica, es recomendable distribuir las cargas en varios "circuitos", ya que ante eventuales fallas (operación de protecciones) se interrumpe solamente el circuito respectivo sin perjudicar la continuidad de servicio en el resto de la instalación. Por ejemplo, en una casa se recomienda instalar al menos cuatro circuitos, uno exclusivo para iluminación, otro para receptáculos de uso general y dos para receptáculos especiales en la cocina y lavadero.

Ver también: Características de los centros de carga e interruptores automáticos para vivienda

Para poder entender lo anteriormente expuesto, realicemos un cálculo de selección de un tablero de alumbrado:

Se requiere un tablero de alumbrado con interruptor principal, para instalarse en un sistema trifásico a 220 Vc.a. El tablero será empotrado en el cubo de las escaleras de un edificio de oficinas, considerando un factor de utilización de 0.8.

Los interruptores necesarios para proteger los circuitos siguientes son:

7 Interruptores QO de 1Ø, 15 A.
2 Interruptores QO de 3Ø, 30 A.
1 Interruptor QO de 3Ø, 40 A.
2 Interruptores QO de 1Ø, 30 A.
1 Interruptor QO de 2Ø, 15 A.

Con base en esta información, vamos a determinar los polos o circuitos totales para seleccionar el tablero adecuado.

Sigue estos sencillos pasos para seleccionar el tablero:

Paso 1
En la tabla de la oferta de tableros de alumbrado trifásicos (Fig. 2), encontramos interruptor principal de 100 A ó 225 A, por lo cual se toma aquel que no esté sobrepasado en capacidad, es decir 225 A.

Paso 2
Posteriormente seleccionaremos el número de polos, para lo cual elegimos la dimensión siguiente a nuestro análisis que fue de 20 polos. Entonces, el que cubre nuestra expectativa es el de 30 polos, porque nos permitirá tener espacio disponible para adiciones futuras.

Paso 3
Seleccionar el número de catálogo del interior + caja + frente: NQ430L2C + MH44M + NC44F (considerando tipo sobreponer).

Paso 4
Elegir el kit de interruptor principal NQMB2HJ.

Paso 5
Determinar el interruptor adecuado para proteger este tablero JDL36225

Nota: Por experiencia propia, es recomendable pedir los tableros por partes con tu distribuidor de confianza y marcar las fechas de entrega de cada pieza (caja, interior, interruptor principal, número de circuitos derivados y, por último, el frente), mismas que utilizarás de acuerdo con los avances de obra. Esto es más que nada para evitar el vandalismo y que el material esté mucho tiempo almacenado en la bodega. Si tomamos esta recomendación al pie de la letra, podemos entregar los gabinetes montados en tiempo y forma, pero lo más importante: completos.

La Co-combustión de Biomasa y combustibles fósiles

Hoy es posible aprovechar las carboeléctricas existentes en México y las que se construyan en un futuro para generar un importante porcentaje de energía limpia y reducir los Gases de Efecto Invernadero. ¿Cómo? Utilizando la biomasa. Con esta opción además se crearía un importante  número de empleos y ahorrarían recursos monetarios por importación de carbón. Al sustituir el carbón por biomasa se logra producir una cantidad considerable de energía eléctrica con combustible renovable.

La energía eléctrica en su mayor parte se "produce" con combustibles fósiles como el petróleo y el carbón. Sin embargo, en los últimos años se ha venido implementando un conjunto de nuevas tecnologías que utilizan biomasa como combustible. La biomasa es cualquier material orgánico, terrestre o acuático, con origen inmediato en un proceso biológico, que puede ser utilizado para la producción de energéticos, materias primas y bienes de consumo. Ejemplos de biomasa son cultivos como la caña de azúcar, maíz, trigo, sorgo, papa; residuos orgánicos como bagazo de agave, periódico, residuos sólidos municipales, estiércol, aserrín, etcétera.

Instalar plantas que utilicen la biomasa como único combustible para generar energía eléctrica es costoso, de ahí que una opción es combinar los biocombustibles sólidos con los combustibles fósiles como el carbón. A este proceso se le llama co-combustión, misma que la Agencia Internacional de Energía (IEA) define como “la sustitución parcial de carbón mineral por biomasa o residuos en una caldera de usina (planta) eléctrica”.

A fines de los años 80 se iniciaron experiencias de co-combustión de biomasa con carbón mineral en plantas eléctricas. Hoy, esta tecnología se usa ampliamente en Europa, y hay por lo menos 234 instalaciones donde se probó o utiliza para reducir las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) y otros gases contaminantes como óxidos de nitrógeno [NOx] y dióxido de azufre [SO2] hasta en un 40% y aprovechando al mismo tiempo la alta eficiencia de las grandes plantas eléctricas a carbón.

En México existen tres centrales carboeléctricas, las cuales emiten 20.8 millones de toneladas de dióxido de carbono al año. Implementar la co-combustión de biomasa en esas plantas ayudaría al medio ambiente reduciendo las emisiones de GEI así como los riesgos asociados al calentamiento global y al cambio climático.

Además de biomasa nativa (la que se produce sin intervención humana) o cultivada (producida por plantaciones), hay una amplia gama de residuos de operaciones agrícolas, forestales y agroindustriales que pueden ser utilizados en la co-combustión. Estas distintas biomasas tienen propiedades muy diferentes en cuanto a contenido de humedad, cenizas, tamaño y fibrosidad, las que afectan mucho su densidad energética, facilidad de molienda y temperatura de combustión. La composición de las cenizas es importante, ya que la presencia de cloruros de metales alcalinos -potasio (K) sodio (Na)- puede generar problemas de cenizas fundentes (que facilita la fusión), volátiles o líquidas, que se depositan en las superficies de intercambio de las calderas. Al implementar la co-combustión se modifica la composición de las cenizas por la mezcla de carbón y biomasa, por lo cual los sistemas de separación y limpieza de cenizas de las calderas deben ser adaptados.

Estos son algunos de los diferentes tipos de biomasas:

• Maderas en trozos, astillas, aserrín, cortezas o pellets;
• Bagazos de caña, de maguey, de coco, de palma aceitera;
• Pajas y tallos herbáceos de cultivos de cereales, granos, oleaginosas, etc.;
• Cáscaras y huesos de frutas como girasol, cacahuate, nueces, mango, etc.

Maderas en trozos

Aserrín.

Además, la biomasa sirve para producir biocombustibles como el etanol y el biodiesel, mismos que pueden sustituir a la gasolina; igualmente se procesa para obtener biogás, el que se utiliza como fuente de iluminación, para cocinar o para generar electricidad en plantas pequeñas.

Ver también: Cambio climático y ahorro de energía

La co-combustión puede implementarse con distintas opciones (*):

1. Co-combustión directa.
Se llama así, pues la biomasa se adiciona directamente al carbón mineral antes de entrar a los molinos. Esta mezcla pulverizada alimenta a los quemadores convencionales ya existentes en la caldera. También se puede procesar independientemente la biomasa, para ello sería necesario invertir en instalaciones dedicadas para el manejo del biocombustible, distintas de las del carbón.




2. Co-combustión indirecta.
Es necesario modificar algunas de las calderas de la planta eléctrica para quemar sólo biomasa, con una tecnología apropiada al tipo de biomasa disponible y al diseño original de la caldera. El resto de las calderas se mantienen operando sólo con carbón. De igual forma se puede gasificar la biomasa para quemarla en un combustor adicional en una caldera de carbón.

Las tecnologías de co-combustión son técnicamente maduras y comerciales a nivel mundial. Por ahora, no se utilizan en México, donde como ya se mencionó sólo hay tres centrales carboeléctricas en operación que usan una mezcla de carbón nacional e importado. A futuro, es posible el ingreso de nuevas plantas carboeléctricas al Sistema Eléctrico Nacional, a medida que la demanda de potencia y la salida de servicio de otras plantas lo hagan necesario. ¿Será viable aplicar la cocombustión de biomasa en las plantas ya existentes o en las nuevas carboeléctricas a instalar en el futuro?

La respuesta es sí. En primer lugar, porque la co-combustión de biomasa en grandes plantas eléctricas a carbón permite lograr altas eficiencias y ahorros de combustible importantes en comparación con plantas independientes de biomasa. Por eso, es una de las opciones más realistas y eficaces para aumentar la contribución de fuentes renovables en el balance energético nacional y poder reducir así las emisiones de Gases de Efecto Invernadero. Además, la tecnología es comercial, está disponible y puede ser incluida en el diseño de cualquier nueva planta a carbón.

Para usarla en nuevas plantas, la tecnología de co-combustión deberá ser flexible, porque no existe todavía un mercado internacional de biocombustibles parecido al del carbón y porque los recursos de biomasa disponibles a lo largo y lo ancho de México son bastante diferentes. Así, la tecnología seleccionada deberá poder utilizar un rango amplio de biomasas de diferente tipo y origen, para poder aprovechar las que sean más abundantes, cercanas y de bajo costo.

En realidad, no son muchos los problemas a resolver:

1. Asegurar el abastecimiento de biomasa de calidad adecuada (bajo contenido de cenizas, baja humedad) en cantidad suficiente y a costo competitivo con el carbón importado.
   
2. Desarrollar redes de proveedores de biomasa sustentable.
   
3. Adecuar los sistemas de separación de cenizas.
   
4. Ensayar alternativas como molienda conjunta, molienda e inyección, independientes, gasificación, para mejor adecuación a las instalaciones existentes.
   
5. Encontrar esquemas de compensación o pago por emisiones evitadas de GEI.
   
   

Resolviendo los puntos anteriores, creemos que la co-combustión en carboeléctricas mexicanas podría ahorrar muchos millones de dólares en importaciones de carbón, crear gran cantidad de empleos en el campo, y reducir las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera. Una posibilidad  que debería ser bienvenida para todos los mexicanos y que merece un análisis y consideración cuidadosas.

Las emisiones de gases contaminantes se han acelerado en los últimos años y con ello el cambio climático, por lo que poco a poco se registran climas más extremosos o fenómenos climáticos inusuales.

* Cremers, MFG (2009) IEA Bioenergy Task 32. Deliverable 4. Technical status of biomass co-firing.

4 pasos para realizar una prueba de resistencia de aislamiento a una instalación eléctrica

Aprende a prevenir un cortocircuito al momento de energizar las instalaciones eléctricas residenciales o durante la operación diaria. Recuerda que algunos de los factores que lo desencadenan son el deterioro propio del aislamiento de los conductores por el paso del tiempo así como el uso de chalupas y cajas metálicas.

En toda instalación eléctrica, los conductores de fase y neutro deben estar aislados eléctricamente entre sí. Adicionalmente tiene que existir una conexión que asegure la conducción de la corriente de falla a tierra. Sin embargo, aún cuando en muchos casos en nuestros hogares existe instalada la puesta a tierra, la conducción no existe al momento de presentarse la falla.

La corriente de fuga es un fenómeno prácticamente invisible que se genera principalmente por el deterioro en el aislamiento de los conductores instalados con antigüedades de más de 15 años, pero también por un encintado defectuoso o mal hecho. Una forma de prevenir esto es realizando una prueba de aislamiento. Lamentablemente, la mayoría de los instaladores no realizan la medición de corriente de fuga al momento de entregar una instalación eléctrica, aunque es solicitada por la NOM-001-SEDE-2012 en México.

La medición de resistencia de aislamiento de los conductores de una instalación eléctrica sirve para garantizar que no existe cortocircuito antes de energizar definitivamente.

Cuando los electricistas introducen los conductores dentro de los tubos conduit, se pueden producir desgarres accidentales en el aislamiento de los conductores. De ahí que sea necesario realizar la prueba de resistencia de aislamiento a los conductores eléctricos al finalizar la instalación.

En algunos países, esta prueba es obligatoria antes de contratar el servicio de una compañía suministradora de energía eléctrica. En estos casos, tanto la instalación eléctrica como sus respectivas pruebas las realizan electricistas certificados y registrados ante las autoridades correspondientes.

En México, el perito en instalaciones eléctricas o las unidades verificadoras son quienes avalan que la instalación eléctrica cumple las normas establecidas después de haber sido sometida a las pruebas necesarias, pero esto sólo ocurre a nivel comercial o industrial. En las instalaciones eléctricas de vivienda no se realizan tales pruebas y nadie nos garantiza que éstas cumplan con la NOM-001-SEDE-2012.

Es importante mencionar que no es posible realizar esta prueba únicamente con el multímetro convencional, pues aunque puede hacer mediciones de resistencia en ohms, no es capaz de suministrar la tensión de 500V de corriente directa que se necesita para la prueba.

Ver también: Medición de la resistencia de aislamiento I

Antes de realizar la prueba de resistencia de aislamiento verifica que:

• Todos los elementos que constituyen la instalación eléctrica estén conectados
• Ningún aparato electrodoméstico se encuentre conectado a los receptáculos
• Los apagadores estén en posición de encendido pero sin ninguna luminaria colocada en los
• portalámparas
• La instalación eléctrica se encuentre desenergizada

Cuando se realiza la prueba de resistencia de aislamiento se aplica una corriente directa al elemento que se va a medir y generalmente se le llama megohmetro.

Los parámetros que se deben considerar en la prueba son:

1. Selecciona la tensión que aplicarás a los conductores del circuito eléctrico (se recomienda 500 volts de corriente directa)
   
   
2. Conecta una de las puntas de prueba al conductor del circuito bajo prueba, justo donde comienza el conductor en el borne inferior del interruptor termomagnetico o fusible, al interior del gabinete.
   
   
3. Conecta la otra punta de prueba al conductor de puesta a tierra o la barra de neutros que se encuentra dentro del centro de carga o caja de fusibles.
   
   
4. Aplica la tensión durante un minuto. Si el megohmetro indica un valor en megaohms significa que el conductor está en buen estado.
   
   
   
   
   Si el megohmetro indica 0 ohms, significa que el conductor bajo prueba tiene una falla, es decir, que puede tener contacto con el conductor de puesta a tierra, o con alguna tubería o gabinete metálico puesto a tierra y en caso de que se energice hay riesgo de cortocircuito. Por lo tanto, este conductor debe revisarse o reemplazarse antes de conducir energía eléctrica.
   
   
   
   
   

9 áreas de oportunidad para ahorrar energía eléctrica en la industria

Si trabajas para una empresa o te contratan de manera independiente para darle mantenimiento a una fábrica, sigue estos consejos para ahorrar una gran cantidad de energía eléctrica.

En entradas anteriores te hemos informado acerca del ahorro de energía en el hogar. En esta ocasión queremos hablar del ahorro en la industria, donde se consume una importante cantidad de energía eléctrica que bien podemos disminuir siguiendo estos útiles consejos. El hecho de aplicarlos hablará muy bien de ti como profesional.

1. Motores Eléctricos de Alta Eficiencia

• Sustituir los motores eléctricos que tengan más de 10 años de uso, varias reparaciones, sobrecargados o sobredimensionados, ya que consumen más de un 40% que un equipo de alta eficiencia con Sello Fide
• Instalar motores NEMA Premium
• Limpiar la parte exterior, para mejorar el enfriamiento
• Verificar que las condiciones del suministro de energía eléctrica, sean las adecuadas
• Efectuar mantenimiento y lubricación en rodamientos y sistema de ventilación
• Adecuada alineación entre la carga y motor
• Reducir o eliminar vibraciones

2. Compresores de aire

• Sustituir compresores reciprocantes por tipo Tornillo cuando así aplique
• Implementar equipos de separación de agua y aceite del aire comprimido con equipo de control automático sin pérdida de aire
• Utilizar de ser posible, tuberías de aluminio para distribución de aire
• Realizar las derivaciones necesarias de la red principal
• Implementar controles de flujo y presión con el uso de tanques pulmón a fin de reducir el encendido y apagado de compresores
• Utilizar compresores multietapas

3. Iluminación exterior

• Mantener limpias las luminarias
• Sustituir luminarias de luz mixta o de vapor de mercurio por lámparas de sodio de alta presión
• Sustituir balastros electromagnéticos por otros de tipo auto transformador
• Sustituir las fotoceldas cuando se encuentren deterioradas
• Utilizar lámparas de inducción o diodos emisores de luz con el tipo de gabinete adecuado para la aplicación

Ver también: 29 recomendaciones para el uso eficiente de los electrodomésticos

4. Refrigeración Industrial

• Sustituir las vitrinas tipo carniceras por vitrinas de alta eficiencia con Sello Fide
• Utilizar variadores de velocidad en bombas
• Si se cuenta con equipo de refrigeración obsoleto, cámbialo por equipo del tipo Tornillo, Scroll y Discus; por otro lado, aísla las tuberías y las cámaras de refrigeración así como la instalación de cortinas de plástico (hawaianas).

5. Aire Acondicionado

• Cuando compres o reemplaces el equipo, verifica que sea el adecuado a las necesidades de la industria
• Dar mantenimiento periódico y limpiar los filtros regularmente. Vigila el termostato, puede significar un ahorro adicional de energía eléctrica si permanece a 18°C (65°F) en el invierno, y a 25°C (78°F) en verano.
• En clima seco utilizar el cooler (ventilador), es más económico y consume menos energía que el aire acondicionado

6. Aislante térmico

• Utilizar materiales de espuma rígida de poliuretano, el poliestireno y puentes térmicos

7. Iluminación interior

• Sustituir lámparas tipo T12 por lámparas T8 o T5 con balastro electrónico
• Instalar reflectores de aluminio con acabado espejo en sistemas de iluminación fluorescente lineal
• Instalar difusores de alta reflectancia
• Instalar temporizadores para controlar el horario de apagado de las luminarias
• Instalar láminas translúcidas o domos solares para aprovechamiento de iluminación natural
• Instalar apagadores o dimers individuales en las áreas de trabajo

8. Control de demanda

• Establecer en qué áreas del proceso es posible realizar un control de cargas eléctricas
• Implantar un procedimiento de operación que ayude a la ejecución de un sistema de control

9. Otras áreas de oportunidad

• Redistribuir cargas en transformadores
• Evitar el sobre dimensionamiento de equipos
• Utilizar aceites y lubricantes de última generación
• Implementar sistemas de microcogeneración

Al comprar en México lámparas ahorradoras, refrigerador, acondicionador de aire o televisor, recuerda siempre verificar que ostenten el Sello Fide