Universidad Nacional Autónoma de México: Programa de Maestría Y Doctorado en Ingeniería Maestría en Ingeniería - Energía
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TESIS
QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE:
MAESTRO EN INGENIERÍA
PRESENTA:
DANIEL CASTILLO GUEVARA
TUTOR PRINCIPAL
DRA. CLAUDIA SHEINBAUM PARDO.
INSTITUTO DE INGENIERÍA, UNAM.
DERECHOS RESERVADOS ©
PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL
Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal
del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México).
TUTOR DE TESIS:
--------------------------------------------------
FIRMA
AGRADECIMIENTOS
RESUMEN
México (UNAM) así como las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI)
Para ello, se realizó una auditoría energética de primer nivel a una muestra de 197
la metodología del IPCC (2006a) y la aprobada por CONUEE (2009) para energía
Contenido
1. Introducción .................................................................................................... 1
1.1. Antecedentes de programas de administración sustentable de recursos en
Campus Universitarios ............................................................................................................... 1
1.2. Antecedentes de estudios y proyectos de ahorro de energía en Ciudad
Universitaria. ................................................................................................................................ 5
2. Ciudad Universitaria ....................................................................................... 8
2.1 Antecedentes históricos....................................................................................................... 8
2.2 Características generales de Ciudad Universitaria ....................................................... 19
2.2.1 Instalación eléctrica de Ciudad Universitaria ................................................... 21
2.2.2 Facturación eléctrica ........................................................................................ 22
3. Metodología ................................................................................................... 29
3.1 Auditorías energéticas ....................................................................................................... 29
3.2 Emisiones............................................................................................................................. 30
3.3 Adquisición y procesamiento de información ................................................................. 33
3.3.1 Adquisición de información base para consumos de energía eléctrica ............. 33
4.3.2 Procesamiento de información para consumos de energía eléctrica ................ 37
4. Resultados .................................................................................................... 40
4.1 Usos finales de la energía eléctrica. ................................................................................ 40
4.1.1. Iluminación...................................................................................................... 40
4.1.2 Refrigeración ................................................................................................... 42
4.1.3 Aire acondicionado y calefacción ..................................................................... 44
4.1.4 Equipos de fuerza ............................................................................................ 46
4.1.5. Equipos de cómputo ....................................................................................... 47
4.1.6 Equipos misceláneos y especiales ................................................................... 48
4.1.7 Comparación y suma total ............................................................................... 50
4.3 Inventario de emisiones de GEI ....................................................................................... 58
4.4 Análisis de incertidumbres ................................................................................................ 59
5. Comentarios y recomendaciones ............................................................... 61
6. Referencias ................................................................................................... 66
7. Anexos ........................................................................................................... 69
Anexo 1. Tarifa HM: Principio del formulario ........................................................................ 69
Anexo 2. Definición de las tipologías establecidas en este estudio. ................................. 72
Anexo 3. Edificaciones y espacios analizados en este estudio. ........................................ 73
Anexo 4. Artículo en la revista Energy for Sustainable Development ............................... 75
Lista de Cuadros
Cuadros
Cuadro 2.1 Resumen de superficie construida por función en Ciudad Universitaria ....................... 24
Cuadro 2.2 Características de la facturación de electricidad para CU abril-septiembre 2011 ......... 28
Cuadro 3.1 Factores de emisión ....................................................................................................... 31
Cuadro 3.2 Factor de emisión eléctrico para 2010 ........................................................................... 32
Cuadro 3.3 Superficie de construcción de las tipologías para las cuales se realizaron
levantamientos y superficie de construcción total reportada por SIPLAFI. ............................. 36
Cuadro 4.1 Iluminación en CU por tipología (levantamiento). ......................................................... 41
Cuadro 4.2 Indicadores energéticos – Iluminación-. ........................................................................ 42
Cuadro 4.3 Refrigeración en CU por tipología (levantamiento). ...................................................... 43
Cuadro 4.4 Indicadores energéticos –Refrigeración-........................................................................ 44
Cuadro 4.5 AA en CU por tipología (levantamiento). ....................................................................... 45
Cuadro 4.6 Indicadores energéticos –AA-......................................................................................... 45
Cuadro 4.7 Calefacción en CU por tipología (levantamiento). ......................................................... 46
Cuadro 4.8 Indicadores energéticos –Calefacción-........................................................................... 46
Cuadro 4.9 Equipo de fuerza en CU por tipología (levantamiento).................................................. 46
Cuadro 4.10 Indicadores energéticos –Fuerza-. ............................................................................... 47
Cuadro 4.11 Equipo de cómputo e indicadores (levantamiento). .................................................... 48
Cuadro 4.12 Equipos misceláneos en CU por tipología (levantamiento). ........................................ 49
Cuadro 4.13 Indicadores energéticos –Equipos misceláneos-.......................................................... 49
Cuadro 4.14 Equipos especiales en CU por tipología (levantamiento)............................................. 50
Cuadro 4.15 Indicadores energéticos –Equipos especiales- ............................................................. 50
Cuadro 4.16 Comparación con indicadores de otros estudios para edificios escolares (en
kWh/m2/año) ........................................................................................................................... 51
Cuadro 4.17 Consumo de electricidad por usos finales y tipología CU en 2011 (1) ......................... 52
Cuadro 4.18 Emisiones de CO2 eq. por fuente de energía en CU para 2011 .................................... 58
Cuadro 4.19 Emisiones de CO2 por fuente de energía y uso final en CU ......................................... 58
Cuadro 4.20 Incertidumbres en la información ................................................................................ 60
Cuadro 4.21 Incertidumbre en las emisiones de gases efecto invernadero..................................... 60
Lista de Figuras
Figuras
1. Introducción
Esta tesis se inscribe dentro de un estudio más amplio que realizó el Instituto de
Desde sus inicios, el tema del desarrollo sustentable tuvo repercusiones en las
1
1. Introducción
agravan la pobreza en muchas regiones del mundo”. Entre otros temas en dicha
Chase, 2004):
materia ambiental.
1
Escrito por Tamara Brink y publicado por la Universidad de California en Los Ángeles.
2
http://www.ulsf.org/programs_taillories.htlm
2
1. Introducción
sustentable. Esta última firmada por 240 universidades europeas (Leal Fihlo,
2011).
3
1. Introducción
editada por Wakter Leal Filho ha jugado un papel importante (Wright, 2002; Barlett
con sede en Puebla (Medellín-Milán, 2007; Nieto-Caraveo, 2007, UV, 2011; Ortiz-
4
1. Introducción
universitaria e3.
5
1. Introducción
lugar del Premio Nacional de Ahorro de Energía otorgado por la Comisión Federal
del primer Circuito Escolar que abarca 32 entidades y 54 edificios, entre las que se
y tableros generales.
6
1. Introducción
los edificios de CU. En dicho proyecto se analizaron cinco edificios con cinco
7
2. Ciudad Universitaria
2. Ciudad Universitaria
decreto de expropiación de los terrenos (Torres GA, 1995; UNAM, 2011a; UNAM,
2011b).
8
2. Ciudad Universitaria
Mario Pani y Enrique del Moral. El proyecto paisajístico estuvo a cargo de Luis
Proyecto de Ciudad Universitaria que estuvo a cargo de Mario Pani y Enrique del
Moral. La primera etapa constructiva inició en octubre de 1949, una vez elaborado
9
2. Ciudad Universitaria
construcción de los edificios principales del casco histórico continuó durante los
conjunto para la estación del metro CU y la zona administrativa exterior, así como
en 1983, que se decreta la reserva ecológica del pedregal de San Ángel en los
10
2. Ciudad Universitaria
Eléctrica.
construyó en los años 50. En su tiempo fue la primera y más grande red de
La red eléctrica original estaba integrada por la subestación principal No. 1, que
2,500 kVA cada uno, teniendo como resultado una capacidad de 5,000 kVA.
11
2. Ciudad Universitaria
Esta subestación era alimentada por Luz y Fuerza del Centro a través de dos
Conde y Taxqueña.
sistema eléctrico, debido a que si alguna sección tuviera alguna falla esta se
aumentó, por lo cual se tuvieron que sustituir los dos transformadores que se
encontraban en la subestación No. 1, por otros con una capacidad de 7,500 kVA,
12
2. Ciudad Universitaria
13
2. Ciudad Universitaria
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10
11
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2. Ciudad Universitaria
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2. Ciudad Universitaria
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16
2. Ciudad Universitaria
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2. Ciudad Universitaria
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Fuente: UNAM, 2011
18
2. Ciudad Universitaria
19
2. Ciudad Universitaria
0:D~&[MjJ Ciudad
Universitaria
SECRETARIA ADMINISTRATIVA
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DIRECCION GEllII'IAL DE OIRASY CCICIERVAaON
DlrecclOn de PlllneeclOn y EwhaolOn de Obras
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20
2. Ciudad Universitaria
nominal de 15 MVA (dos transformadores de 7.5 MVA cada uno), que se alternan
hacia las instalaciones. Esta subestación alimenta a toda la zona de facultades del
nominal de 13 MVA con dos transformadores que se alternan con una relación
3
Recientemente se hizo una adecuación al sistema eléctrico de CU, por lo que la información de esta
sección se refiere a la instalación de 2012
4
Una acometida es la parte de la instalación eléctrica que se construye desde las redes de distribución,
hasta las instalaciones del usuario.
21
2. Ciudad Universitaria
derivadas.
subestación dé energía al vivero alto, los campos de futbol, el jardín botánico, etc.
demanda eléctrica.
Por otro lado, la facturación eléctrica se paga a nivel central, las dependencias no
media tensión, con una demanda de 100 kilowatts o más. En esta tarifa se aplican
5
En el anexo se presentan los diagramas unifilares de las tres primeras acometidas, no se cuenta
con esta información para la subestación cuatro.
22
2. Ciudad Universitaria
El objetivo de las tarifas horarias es promover que los usuarios cambien patrones
electricidad que difícilmente pueden cambiar. A diferencia del sector industrial que
2007 (Figura 2.8), la Ciudad Universitaria representa el 61.5% del total del
23
2. Ciudad Universitaria
del Centro y la absorción de sus funciones por parte de CFE. Para el año 2011
septiembre.
eléctrica correspondiente a la media tensión tan sólo creció en 20% para el mismo
periodo. Esto implica que el consumo creció en 80%. De acuerdo con el Plan
Rector de CU, entre enero de 2007 y diciembre de 2011 se construyeron 129.6 mil
de Ciudad Universitaria, para 2007 y 2008 así como para algunos meses de 2009
24
2. Ciudad Universitaria
climáticas. Esto es más claro para los años 2007, 2009 y 2011. Por su parte, el
consumo base alcanzó valores similares en los años 2009 y 2011 y estos valores
son más altos que los registrados en 2007 y 2008. El consumo en hora punta, que
horario de invierno, es el más bajo para los diferentes años analizados, en 2011
registró valores muy similares a los de 2007 y menores a los de 2008 y 2009.
energía.
el 0.6% de las ventas de CFE en el Distrito Federal. La Cuadro 2.2 muestra las
2011.
6
Se asumen las siguientes similitudes: la facturación de enero es semejante a la de junio (meses con
actividad académica y administrativa, pero sin asistencia de alumnos), las de febrero y marzo son similares
a la de mayo, las de octubre y noviembre son similares a septiembre (meses con actividad académica total
y con cierta similitud en clima) y diciembre es similar a abril (semana santa y periodo vacacional de
diciembre).
25
2. Ciudad Universitaria
26
2. Ciudad Universitaria
27
2. Ciudad Universitaria
28
3. Metodología
3. Metodología
energía eléctrica de edificios de CU, que permiten evaluar con mayor exactitud las
De acuerdo con Thuman y Younger (2008), los tres niveles de auditoría energética
Representa una revisión del edificio o edificios para inspeccionar cada uso de la
menos costos pero que permite una primera aproximación sobre los ahorros de
29
3. Metodología
Cuantifica los usos de energía y las pérdidas a través de una revisión más
consumo para años futuros de acuerdo con mediciones más exactas y programas
3.2 Emisiones
30
3. Metodología
siguiente ecuación:
E = ∑ Ai,j*FEi,j*PCj
ij
Donde:
E es la suma de las emisiones de los gases j que emiten las actividades i,
en unidades de CO2 equivalente.
Ai son las diversas actividades agregadas.
FE es el factor de emisión del gas j para la actividad agregada i.
PCj es el potencial de calentamiento del gas j (1 para CO2, 25 para CH4 y
298 para N2O).
Baja California. Esto significa que la electricidad que se genera en las diferentes
Por esta razón, puede hacerse la suposición de que cada kWh que se consume,
31
3. Metodología
Con base en ello, puede calcularse un factor de emisión eléctrico, que no es más
bruta de energía eléctrica de todas las plantas de generación, menos las pérdidas
∑ Cj,t FEi,j
FE electricidad i t = ----------------
GEt (1-FPt)
Donde:
Cj es el consumo del combustible j en el año t
FE i,j es el factor de emisión del gas i del combustible j
GE es la generación bruta en el año t
FP es el factor de pérdidas (en porcentaje) de transmisión del año t
La Cuadro 3.2 muestra los datos utilizados para el cálculo del factor de emisión
eléctrico para el año 2010. El factor de emisión que se utilizará para el análisis es
32
3. Metodología
Para obtener la información del consumo de energía eléctrica por usos finales en
(2011).
a) Estudios previos
El PAE-FI tiene entre sus objetivos, el estudio del consumo de energía eléctrica de
tanto los edificios como las áreas verdes, pasillos (andadores) techados, campos
33
3. Metodología
por los estudios previos. Los resultados del levantamiento y de los estudios
previos se usaron posteriormente para el cálculo de los indicadores con los cuales
Usos finales
equipo de investigación.
34
3. Metodología
Los datos más importantes para calcular el consumo de energía son la potencia
del equipo por cada uso final y las horas de uso. Adicionalmente se recopilaron
datos del tipo de equipo y su voltaje. Se pudo obtener información para más de
120 edificaciones de CU sin considerar las áreas exteriores (la lista se encuentra
en el Anexo 3).
Captura de información
tipología.
35
3. Metodología
36
3. Metodología
(2011).
37
3. Metodología
construida, se multiplica el indicador por tipología y uso final por los metros
potencia promedio para iluminación es de 16.7 W/m 2 (ver en la Cuadro 4.2 del
uso final, éste se estima a través de los indicadores. Por ejemplo, para el caso de
energía eléctrica para aire acondicionado, sin embargo se conoce que estos
utiliza el indicador promedio y se multiplica por los metros cuadrados que ocupan
38
3. Metodología
39
4. Resultados
4. Resultados
Los resultados que se presentan a continuación para cada uno de los usos finales
4.1.1. Iluminación
Al dividir para cada tipología, el dato de potencia total instalada entre la superficie
iluminación por superficie en kW/m2 de la Cuadro 4.2, que multiplicado por las
horas de uso genera el indicador: consumo por superficie por año de la misma
Cuadro 4.2.
40
4. Resultados
41
4. Resultados
Consumo por
superficie por
Potencia total instalada año (kWh/m2
Tipología por superficie (W/m2) /año)
Edificaciones
Aulas 16.66 31.39
Aulas con Laboratorio 14.74 18.15
Biblioteca 15.71 36.56
Entidades de Investigación en Humanidades 8.16 12.76
Entidades de Investigación Científica 9.43 13.53
Laboratorios independientes 0.61 0.86
Talleres de conservación y mantenimiento 7.03 8.72
Oficinas administrativas 3.51 5.10
Cafeterías y Restaurantes 12.44 22.78
Unidades médicas 3.72 5.75
Cines, teatros y auditorios 17.87 18.32
Comercial 15.13 25.32
Áreas exteriores
Expendios exteriores 23.09 30.61
Estacionamientos y vialidades 1.64 4.92
Campos deportivos 7.71 6.43
Estadio 37.21 20.30
Promedio 12.17 16.34
teatros no debe ser mayor de 16.0 W/m 2, mientras que para salas de cine este
límite es de 17. De acuerdo con los resultados obtenidos las aulas, los cines,
4.1.2 Refrigeración
42
4. Resultados
este uso final, la presentan las edificaciones que corresponden a las entidades
una importante distancia, por las aulas con laboratorio y los expendios exteriores.
obtuvo de dividir para cada tipología, el dato de potencia total instalada entre la
por las horas de uso para obtener el indicador: consumo por superficie por año de
De esta forma se obtienen los indicadores para cada uso final que se presentan en
43
4. Resultados
Consumo por
Potencia total superficie por
instalada por año
Tipología superficie (W/m2) (kWh/m2/año)
Aulas con Laboratorio 0.84 6.48
Entidades de Investigación Científica 3.01 25.76
Laboratorios independientes 0.04 0.30
Talleres de conservación y mantenimiento 2.12 15.65
Cafeterías y Restaurantes 3.47 26.32
Unidades médicas 0.19 1.50
Tienda UNAM 1.40 10.59
Expendios exteriores 106.38 803.40
Promedio 14.681 111.25
acuerdo con la muestra, el 22% de los expendios exteriores cuenta al menos con
De forma similar a los usos finales presentados previamente, las Cuadros 4.5 y 4.6
acondicionado (AA) y las Cuadros 4.7 y 4.8 para calefacción. En este último caso,
44
4. Resultados
Potencia total
instalada por Consumo por
Tipología
superficie superficie por año
(W/m2) (kWh/m2 /año)
Aulas con Laboratorio 7.13 3.93
Cafeterías y Restaurantes 0.72 0.45
Entidades de Investigación en Humanidades 0.41 0.21
Oficinas administrativas 9.80 5.37
Talleres de conservación y mantenimiento 1.76 0.92
Unidades médicas 0.63 0.47
Entidades de Investigación Científica 4.80 4.43
Promedio 3.61 2.25
registrado por las oficinas administrativas, seguidas por las entidades (facultades,
investigación científica.
45
4. Resultados
Potencia
Horas
Superficie total Demanda Consumo
Cantidad promedio de
(m2) instalada máx.(kW) (kWh/año)
uso /año
(kW)
Unidades médicas 1 31,277 8 8 0.028 877
Entidades de
Investigación Científica 10 88,997 8 8 0.617 54,868
Total 55,745
Consumo por
Potencia total instalada superficie por año
Tipología por superficie (W/m2) (kWh/m2 /año)
Unidades médicas 0.24 0.03
Entidades de Investigación Científica 0.09 0.62
Promedio 0.17 0.33
Como se muestra en la Cuadro 4.9 el mayor consumo para este uso lo registran
las plantas de tratamiento, cuyos datos fueron proporcionados por la DGOC. Los
46
4. Resultados
La Cuadro 4.10 presenta los indicadores energéticos para este uso final,
Consumo por
Potencia total superficie por
instalada por año (kWh/m2
Tipología superficie (W/m2) /año)
Aulas con Laboratorio 7.48 7.11
Biblioteca 1.30 2.59
Cafeterías y Restaurantes 7.71 5.36
Laboratorios independientes 21.30 2.99
Oficinas administrativas 0.44 0.27
Talleres de conservación y
mantenimiento 0.35 0.15
Unidades médicas 0.74 0.42
Investigación Científica 1.80 1.19
Expendios exteriores 10.64 9.73
Plantas de tratamiento de agua - -
Pozos - -
Promedio 5.75 3.31
cómputo obtenido del levantamiento y validado con información de FIDE, así como
del consumo total. Por su parte, al analizar el consumo por superficie esa tipología
47
4. Resultados
Los equipos misceláneos agrupan a una variedad de equipos que no se usan para
este uso final. Ejemplo de ellos son los tornos, autoclaves, agitadores, etc.
48
4. Resultados
49
4. Resultados
Potencia Horas
total Demanda promedio
Superficie instalada máxima de uso Consumo
Tipología Cantidad (m2) (kW) (kW) /año (kWh/año)
Aulas con Laboratorio 7 27,421 262 262 1,260 330,830
Cafeterías y Restaurantes 3 2,593 6 6 468 2,693
Laboratorios independientes 2 25,686 54 54 1,130 61,573
Talleres de conservación y
mantenimiento 2 2,836 46 46 1,237 57,401
Unidades médicas 1 31,277 214 214 1,313 280,699
Investigación Científica 10 88,997 2,749 2,749 1,263 3,471,562
Expendios exteriores 18 94 3 3 539 1,706
Total 4,206,464
por unidad de superficie de centros educativos (CEC, 2006; EIA, 2003; LBL,
1998). Comparar estos indicadores con los resultados obtenidos por el presente
50
4. Resultados
Butala et Presente
CECA EIA C
alB estudio
TOTAL 98.56 118.36 39.2
Iluminación interior 33.36 15.96 36.58 22.80
Iluminación exterior 10.54 15.56
Equipo de oficina* 10.98 10.76 1.63
Misceláneos 2.47 1.08 0.27
Refrigeración 5.38 6.48
Enfriamiento** 14.10 23.67 4.65
Fuente: A. California Energy Commission, 2006; B. Butala y Novak (1999). Energy Information
Administration (2003).
* Se refiere a equipo de cómputo en el presente estudio y el de Energy Information Administration.
**Es el nombre otorgado al aire acondicionado en los otros estudios citados.
51
4. Resultados
Cuadro 4.17 Consumo de electricidad por usos finales y tipología CU en 2011 (1)
Iluminación Refrigeración
Consumo Consumo
unitario Consumo unitario Consumo
Tipología Superficie m2
(kWh/m2 por (kWh/año) (kWh/m2 (kWh/año)
año) por año)
Aulas 291,660 31.39 9,155,586
Aulas con Laboratorio 133,945 18.15 2,431,746 6.48 867,553
Biblioteca 52,190 36.56 1,908,051
Entidades de Investigación
138,205 12.76 1,763,235
en Humanidades
Entidades de Investigación
252,991 13.53 3,422,583 25.76 6,517,166
Científica
Laboratorios independientes 754 0.86 648 0.30 224
Talleres de conservación y
34,287 8.72 298,826 15.65 536,647
mantenimiento
Oficinas administrativas 175,862 5.10 896,856
Subtotal 1,079,894 18.41 19,877,530 7.34 7,921,590
Cafeterías y Restaurantes 9,690 22.78 220,740 26.32 255,012
Unidades médicas 20,102 5.75 115,537 1.50 30,229
Cines, teatros y auditorios 43,731 18.32 801,341
Museos 27,837 25.32 704,767
TV UNAM 7,787 31.39 244,444
Bomberos 460 18.15 8,351
Tienda UNAM 12,831 25.32 324,851 10.59 135,936
Subtotal 122,438 19.77 2,420,030 3.44 421,176
Expendios exteriores 6,683 30.61 204,542 803.40 5,369,151
Estacionamientos y
895,150 4.92 4,400,054
vialidades
Campos deportivos 11,619 6.43 74,659
Estadio 14,783 20.30 300,106
Plantas de tratamiento
Pozos
Subtotal 928,235 5.36 4,979,360 5.78 5,369,151
Otros (diferencia con
facturación)
Total 2,130,567 12.80 27,276,920 6.44 13,711,917
52
4. Resultados
53
4. Resultados
Cuadro 4.17 Consumo de electricidad por usos finales y tipología CU en 2011 (3)
Cómputo Misceláneo Especial Total
Consumo Consumo Consumo Consumo
Superficie unitario Consumo unitario Consumo unitario Consumo unitario Consumo
Tipología
m2 (kWh/m2 (kWh/año) (kWh/m2 (kWh/año) (kWh/m2 (kWh/año) (kWh/m2 (kWh/año)
por año) por año) por año) por año)
Aulas 291,660 31.39 9,155,586
Aulas con
133,945 2.2 293,981 0.5 68,793 12.1 1,616,018 50.43 6,757,019
Laboratorio
Biblioteca 52,190 0.5 26,173 43.56 2,274,700
Entidades de
Investigación en 138,205 0.5 69,308 5,490 14.06 1,952,842
Humanidades
Entidades de
Investigación 252,991 11.3 2,847,423 5.1 1,290,189 39 9,868,621 100.89 25,523,605
Científica
Laboratorios
754 0.2 179 1 785 2.4 1,807 8.56 6,521
independientes
Talleres de
conservación y 34,287 2.4 82,762 6.9 235,440 20.2 693,972 54.87 1,884,369
mantenimiento
Oficinas
175,862 2.2 385,981 4,657 13.6 2,388,141
administrativas
Subtotal 1,079,894 3.43 3,705,807 1.49 1,605,354 11.28 12,180,418 46.25 49,942,783
Cafeterías y
9,690 0.8 7,496 31.9 309,068 1 10,066 88.7 858,717
Restaurantes
Unidades Médicas 20,102 2.8 56,188 1.4 27,169 9 180,408 21.35 427,948
Cines teatros y
43,731 0.6 24,224 24.32 1,060,440
auditorios
Museos 27,837 30.72 854,277
TV UNAM 7,787 31.39 244,444
Bomberos 460 18.15 8,351
Comercial 12,831 2.5 31,968 63.81 818,939
Subtotal 122,438 0.78 95,652 2.94 360,461 1.56 190,474 34.90 4,273,116
Expendios
6,683 77 514,340 175.9 1,175,750 15.3 101,935 1110.41 7,420,407
exteriores
Estacionamientos
895,150 4.92 4,400,054
y vialidades
Campos
11,619 6.43 74,659
deportivos
Estadio 14,783 20.3 300,106
Plantas de
0 302,321
tratamiento
Pozos 0 10,531
Subtotal 928,235 0.55 514,340 1.27 1,175,750 0.11 101,935 13.48 12,508,078
Otros (diferencia
16,848,558
con facturación)
TOTAL 2,130,567 2.03 4,315,799 1.47 3,141,565 5.85 12,472,827 39.23 83,572,535
54
4. Resultados
4,273,116 + 12,508,078)
estimado a través de este estudio resultó ser el 80% del facturado por CFE. Este
resultados del presente estudio, se incorpora dentro de una tipología nueva que
incluye “otros” que refiere a los equipos no incluidos o no medidos y las pérdidas
55
4. Resultados
resultados obtenidos, ya que van desde 0.01, consumo mínimo presentado por los
56
4. Resultados
70.0%
• L<lb or<ltorios independientes
0.0%
60.0% • Entid<ldes Investig<lción
HlIm<lnid<ldes 2.3%
50.0% • T<llleres de conser v<lción y 2.3%
mmlt enimi ent o
40.0% • Bibliotec<l 2.7%
30.0%
. Ofi cül<ls 2.9%
• AlIl<ls 11. 0%
10.0%
• Entid<ldes Investig<lción
0.0% Cientifíc<l 30.5%
6.0%
5.0%
• Bomberos 0.0%
4.0% • TV UNAIH 0.3%
• Comerci<ll 1. 0%
2.0%
. 1HlIseos 1. 0%
1.0%
• C<lfeteri<ls y Restmlrmltes 1. 0%
0.0%
• Cines te<ltros y <lllditorios 1. 3%
15.0% • Est<lcionmnientos y
vi<llid<ldes 5.3%
10.0% • Expendios exteriores 8.9%
5.0%
• Otros (dif con f<lcíur<lción)
0.0% 20.2%
57
4. Resultados
alcanzaron las 49.58 millones de toneladas de CO2 eq. Para ponerlo en escala,
Cuadro 4.18, las emisiones de CO2 representan el 99.7% de las emisiones totales.
Cuadro 4.18 Emisiones de CO2 eq. por fuente de energía en CU para 2011
Consumo
total CO2 eq CO2 CH4 N 2O
Electricidad (GWh) 83.57 46.03 45.88 2.1E-03 3.3E-04
La Cuadro 4.19 muestra las emisiones por fuente de energía y uso final. La
58
4. Resultados
científica, seguida por aulas y aulas con laboratorio. Por si sola, la iluminación en
las aulas representa el 10.2% de las emisiones de CO2 eq. Destaca también el
Estas áreas con mayor consumo de energía y por tanto, mayores emisiones,
utilizado. La Cuadro 4.20 presenta las incertidumbres sugeridas por el IPCC para
59
4. Resultados
MtCO2 eq ±20.3%
60
5. Comentarios y recomendaciones
5. Comentarios y recomendaciones
83.6 GWh en 2011, lo que representa un pago de 159.8 millones de pesos, ésta
universidad.
61
5. Comentarios y recomendaciones
distribución.
científica con el 31% del consumo total, seguidas por las aulas con el 11%, los
Los indicadores por metro cuadrad (kW/m2 y kWh/m2) nos ayudan a comparar en
a los inmuebles que tiene un indicador más alto que el de los similares en la
iluminación por metro cuadrado de las aulas de docencia (16.7 kW/m 2) que supera
inmuebles.
62
5. Comentarios y recomendaciones
para 2011 alcanzaron las 49.58 millones de toneladas de CO 2eq, con una
es CH4 y N2O.
iluminación interior emite el 27% del total; la refrigeración emite un 16%, los
de cómputo emite el 5%, el uso de aire acondicionado emite el 4%, los equipos
63
5. Comentarios y recomendaciones
equipos más antiguos de aire acondicionado por equipos más eficientes. Todas
estas sustituciones han probado ser económicamente rentables los cual puede
absurdo que la UNAM tenga que pagar más por el uso de energía en
horario medio y pico, cuando no tiene facilidad para cambiar los horarios de
económica.
64
5. Comentarios y recomendaciones
representan el 14.6% de la superficie de las edificaciones, 3.1% más que las áreas
laboratorio y 10.3% más que las bibliotecas. Además cuentan con una densidad
números sumamente altos para ser sólo áreas de apoyo para las actividades
sustantivas de la UNAM.
65
6. Referencias
6. Referencias
Barlett P.F., Chase G.W. 2004. Sustainability on Campus: Stories and strategies for change.
Massachusetts Institute of Technology. Boston, VA, USA.
Butala , V y Novak, P. 1999. Energy consumption and potential energy savings in old
schools buildings, Energy and Buildings, 29 (3): 241-246.
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Report, March 2006, pag 8
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evitados por el aprovechamiento sustentable de la energía, México DF. Disponible en:
www.conae.gob.mx
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Escobedo, A. 2009. Tesis de doctorado. Análisis y modelación del consumo de energía
eléctrica en edificios universitarios con base a usos finales y parámetros arquitectónicos:
caso UNAM-CU. Tesis de Doctorado. Facultad de Arquitectura, UNAM.
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Diario oficial de la Federación. 2005. NOM-007-ENER-2004 Eficiencia energética en
sistemas de alumbrado en edificios no residenciales. Viernes 15 de abril de 2005.
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Dirección General de Obras y Conservación (DGOC-UNAM). 2010b. Estudio de
sustitución de luminarias exteriores. Reporte interno.
IPCC, 2006a. Directrices del IPCC de 2006 para los inventarios nacionales de gases de
efecto invernadero. Volumen 2. Energía
IPCC, 2006b. Guía de buenas prácticas para elaboración de inventarios nacionales.
Leal Filho, 2011, About the Role of Universities and Their Contribution to Sustainable
Development. Higher Education Policy, 24: 427 – 438.
Medellín-Milán, P., Nieto-Caraveo LM., 2007. El Sistema de Manejo Ambiental de la
Universidad Autónoma de San Luís Potosí, México en Memorias del IV Seminario
66
6. Referencias
67
6. Referencias
68
7. Anexos
7. Anexos
Tarifa horaria para servicio general en media tensión, con demanda de 100
kW o más
1.- Aplicación
Esta tarifa se aplicará a los servicios que destinen la energía a cualquier uso,
suministrados en media tensión, con una demanda de 100 kilowatts o más.
5.- Horario
Para los efectos de la aplicación de esta tarifa, se utilizarán los horarios locales
oficialmente establecidos. Por días festivos se entenderán aquellos de descanso
obligatorio, establecidos en el artículo 74 de la Ley Federal del Trabajo, a
excepción de la fracción IX, así como los que se establezcan por Acuerdo
Presidencial.
69
7. Anexos
En las fórmulas que definen las demandas facturables, el símbolo "máx." significa
máximo, es decir, que cuando la diferencia de demandas entre paréntesis sea
negativa, ésta tomará el valor cero.
70
7. Anexos
71
7. Anexos
Tipología Definición
Instalaciones de la Alberca Olímpica Universitaria (alberca de competencias
Alberca de natación, fosa de clavados, zona para polo acuático, cuarto de bombas,
regaderas y baños).
Áreas exteriores Áreas verdes y espacios abiertos o no, de uso común.
Aulas Edificios cuya función principal es la impartición de clases.
Aulas con laboratorio Edificios que albergan tanto aulas como laboratorios.
Bibliotecas Edificios cuya función es prestar servicio bibliotecario.
Bomberos Instalaciones del cuerpo de bomberos de CU.
Espacios destinados a la preparación y venta de alimentos y bebidas para su
Cafeterías y restaurantes
consumo en las propias instalaciones.
Espacios destinados a actividades deportivas. Se separó de esta tipología al
Campos deportivos
Estadio Olímpico por sus dimensiones y características de sus instalaciones.
Cines, teatros y auditorios Espacios destinados a actividades culturales.
Comercial Edificios destinados al uso comercial.
Estadio Instalaciones del Estadio Olímpico Universitario.
Instalaciones destinadas al expendio de productos varios (papelería,
Expendios exteriores
refrigerios, etc.)
Entidades de Investigación Edificios en los cuales se realiza de manera preponderante investigación en
Científica temas científicos.
Entidades de Investigación Edificios en los cuales se realiza de manera preponderante investigación en
en Humanidades ciencias sociales y humanidades.
Laboratorios independientes Edificios que albergan laboratorios exclusivamente.
Edificios destinados a la difusión de la cultura o la ciencia a través de la
Museo
exhibición de evidencia material.
Oficinas administrativas Edificios destinados principalmente a actividades administrativas.
Plantas de tratamiento Instalaciones de las plantas de tratamiento de agua.
Instalaciones de los pozos de extracción de agua potable y de los tanques de
Pozos
regulación.
Instalaciones que albergan las actividades de conservación y mantenimiento de
Talleres de conservación y
CU. Ejemplos analizados: Talleres centrales de conservación y mantenimiento
mantenimiento
de la DGOyC, sus bodegas, baños y regaderas.
TV UNAM TV UNAM
Edificios destinados a la atención de pacientes por parte de alumnos y
Unidades médicas
residentes bajo la supervisión de personal académico.
Vialidades y
Instalaciones destinadas a la circulación y aparcamiento de vehículos.
estacionamientos
72
7. Anexos
73
7. Anexos
74
7. Anexos
, '
USI'YIER
•
Sustainable
Development
The )ournal of the Intemalional Energy Initiative
SdenceOired
75
7. Anexos
ELSEVILR .;=
AR TI CLE I N FO ABSTRACT
Ani:le hisrory: This study estimates energy consumption and related GHG emissions for the buildings and faciliti~ of!:he main
Received 26jtJ1e 2013 university campus at!:he Nacional Autonomous University of Mexico (UNAM). lbe campll5 has a built area of
Revised 160ctooer2013 1.3 km2 . Based on the sttategic plan of growth, a scenario analysis for 2020 was also developed. estimating base-
Accep(ed 26 October 2013
line and mltigaclon scenarios that include energyemciency rechnologles and solatwa[t'r heating. To estimare en-
AvaKableo nline 20 November 2013
ergy consumpdon. a representadve sample of buildings and facilities by cacegorywas st'lecled In orderro develop
Kí:ywon~:
levell and when possible level ll energy aLrlirs. The study was complemenced wirh resulrs ofl evellIl energy au-
Energy savings dirs perfo rmed in previous studies fer sorne buildings. The botrom-up resulrs frem energy audies were compared
GHG m itigation to!:he electlicity bill forthewhole campus. We found thatlighting represents 28% oftotal energy use, fo llowed by
University campus special research equipment 17%. refrigeration 14%, and wiI[t'r heating that includes !:he Olympicswimming pool
Mexic o 9%. If energy efficiency technologies are applied for retrofitting and considered ter new buildings in lighting, re-
frigeration, air conditioning: and a hybrid sys[t'm (solar-electric-LPG) is lISed for water heating. energy con-
sumption could be 75%l ~s than in 2011 and C02 emissions 113%less than in 2011.
Cl 2013 Internadonal Energy Inidacive. Published by Elsevier Ine. AHrighrs reserved..
Introdurtion the central and older zone of the university city (GUdad Universitaria,
QJ), located in the south of the city, was built by more than 60 archi-
This paper presents resu!ts from a study developed for the Environ- tects, engineers. muralists and artists. In 2007, t he UNESCO declared
mental University Program (Programa Universitario de Medio Ambiente, it a world heritage center (UNESCQ, 2013). It was declared a patri-
PUMA) at the National Autonomous Uoiversity of Mexico (UNAM io moni a! site. The QJ has grown from a bui!t area of 0.2 km1 io 1952
Spaoish) to estimate eoergy consumptioo and related greenhouse gas to 1.3 km1 in 2011. distribute d in a total area of nearIy 7.2 km 2
(GHG) emission inventory, and project scenarios ofbuildings and facili- (UNAM, 20 11 a).
ties of the main university campus. The study was deve!oped under the By 20 12. the UNAM had severa! campuses that together incorporate
framework of the University EcOPumll project. whose ultimate objective around325 thousand students from high schooI 1 to postgraduate stud-
is to reduce environmental impacts of the university's operatian. ies, and 45 thousand academics, of which 27.% are fuI! time. The CU is
UNAM is the most important public university of Me.xico and it has a the !argest campus with 39% of the UNAM's students. 56.% of the aca-
long history. Its antecessor was the Royal and Pontifica l University of demics. and most of the sdence and engineering research (UNAM,
Mexico, founded by King Philip I10f Spain in 1551. In 1865, Emperor Max- 201 lb).
¡milian c!osed the University, which was not re-opened until 1910 as the This study estimates eIectricity, LPG and diese! consumption for the
Mexico Natíona! University (Universidad Nacional de México). Afier the QJ's buildings and facilities, and related GHG emissioos. Levels I and II
Mexican Revolution, the year 1929, the University reached autonomy energy audits were performed on a representative sample ofbui ldings
in order to assure rultural development and sdentific education1 and it that allowed for calculating energy indicators for build ings and facilities
was gíven the name it holds tiII tOday: Universidad Nad anal Autónoma by category (Thumann et aL, 2010). The study was comp!emented with
de México (UNAM) (UNAM, 2013; UNESCO, 20 13). the anaIysis ofQJ eIectridty bilis, fueI consumption data for certain fa -
Sinte its creation, the University has occupied severa! !ocations in cilities and !evel III energy auditsfor certain buildings deve!oped by pre-
the historic center ofMexico City. Llter, in the middle oftheXXcentury, vious studies (Escobedo, 2009: Sáochez, 2007). The level I energy audit
• Correspo nding aum or al IllSlituro de Ingenie ría, Edificio 12. Cu dad Unive($i!aria, 2 Sinre 1910 w hen t he Mexican Natioo al. University (Universidad Nacional. de M~oo)
Mexico Df 04510. Mexico. Te l : + 525556233693. was cre~ed {he NatÍl nal High SCh ool (Escuela Nadooal Preparatoria - ENP) was int orpo.
E..mall addrtss: t~puma.s.ii.ogen.unam.mx (e. Sheinbaum). ra{ed (O {he Unive($ity. Th e ENP was t reated in 1857 by President BenI(O Ju.irez as {he lI ($t
1 In gen l":!"al term;, Autonorny mean<: m~ only {he metflbe($ of the university tan define higher pub~t edw:atioo sysrem w im no rela{ioo (O {he rnurch. There ;w-e now 14 high
{he Unive($ity governante: m e disuibutioo or pubUt re50lrtes, m e study progr;ms aud sc horu (9 "preparatorias" aud 5 "colegios de tienda'> y humanidades") {ha{ beloog (O
plan<:, aod {he researc h rn emes and attivities.. Most or {he Unlversity funds are pub~ t me UNAM Th ere is aIso a w hole pubUt hlgh school system In{he tounu y m ~ is nO( part
and fm m {he Federal. Gov l":!"nment. c:fUNAM.
0973-0S26j$ - see froot ma ller C 2013 1nternatlooal Euergy Inltiatille. Publ5hed by Elsevier Inc.AlI righfS reserved.
hllp :/¡cbu:!olorg/1 o.1016,'j.esd.2013.10.0OS
76
7. Anexos
consisted in counting the enf'rgy ap pliances a nd its power capacity for December 201 1 (skipping ( he period with no real metering). As
all sample buildings. The hours of use was estimated based on manager shown. peak. mediu m ard base load increased since September 2008.
building's and usen: interviews and direct observatían. The surface area A1so. in July 2011 rhe medium load consumption decreased. mainly be-
was obtained from university construction maps. Level ll energy audit cause of rhe holiday period (al rhough it is nor c1ear why ir did nor de-
consisted in a more detail review of appliances in certain buildings crease in previous years): and peak load in 2011 is considerably
that allow estimating energy saving cos[s. l evellll energy audits ¡ndude higher rhan rhe previous years. The decrease in peak load for rhe last
direct measurements in differe nt buildings. Based on th is informarion a months of 201 1 is followed by an increase in medium load for the
QJ's plans of growth, rhe slUdy estimate!l a baseline energy consump- same mo nths. This is due to rhe w ay medium and peak loads are mea-
tion scenario for year 2020, and mitigarían scenarios considering energy sured for summer daylight and winter dayligh t.
savings and [he use of solar energy. Average mo nth ly charge increased fro m 7.2 mili ion pesos
Ttrre are numerous anides on building energy audits. bU( consider- (700 t ho usand USO) in 2007 ro 142 million pesos (1 million USO) in
ing [he dimension ohhe CU and rhe characteristicsofthis srudy. sorne of 201 1. During the same rime interval average pri re per kWh in HM rariff
rhem are more relevant ro mention. For example. Yuan et al. (2012 ) only grf'IN by 20% reaching 0.1 1 USOIkVv'h. This iocrease in elearicity ron-
evaluated energy consumprion and conservarion measures in un iver.;iry sumplion can be explained by Ihe faer thar from January 2007 ro December
campus buildings in Northern China: and Su et al (2012 ) developed a 201 1 rhe CU floor ronstruered area augrnemed by 129.6 thousand of m 2
sim ilar study for a unive rsiry campus in Southern China. (Talje 1). The OJ's electricity consumption in 201 1 reached 81.3 GWh
Zhangand Xu (2012 ) evaluated end useconsumprion in a un iver.;iry (11 million of USO). This ronsumplion represented 0.6% of the total CFE's
campus based on energy consumption surveys: Vance and Boss (2012 ) electriály sales in Mexico City in Ihat year (CJE. 2(11 ).
developed an energy use compararive study for US coneges: and Hong
et al (2011 ) presented an energy consumption study for theUn iver.;iry l.PG (lnd diesel
of Korea. On rhe other ha nd. Ü (2008 ) developed a study ofenergy per-
formance and efficiency improvement procedures of governmenr of- Besides electricity. the fuels used in buildings and facilities in the OJ
fices in Hong Kong special administrarive region : Eskin and Türkmen are LPG and diesel In contrasr ro electricity. rhese fuels are acquired by
(2008) performed an analysis of ann ual heating and cooling energy re- each university Department. so there is no record oftotal fue l consump-
quirements for office buildings in diffe rent c1imates in Turkey: Escrivá- rion fro m rhe central administrarion ofUNAM. In rhiscase. quanrification
Escrivá et al. (2010) modeled spare conditioning load curves in a uni- is made from a bottom-up energy audit. and only for the observations
versiry building in the Universidad Politécnica de Valencia in Spain: marle in the study. LPG is used for water heating in the Olympic swim-
Rahman et al. (2010) developed a study of energy conselVation mea- ming pool sports showers. cooking and restaurants. and for research
sures (ECMs) on hearing. ventilating and ai r condirioning (HVAC) and purposes. Diese! is used for water heating in sorne isolated showers
lighting systems fo r a four-storied instirutional building in sub-tropical and for ernergency plants. For these uses LPG and diese! annua! con-
( hot and h umid c1imate) Queensland. Australia; A1jami (2012 ) per- sumprion for 201 1 was 53.4 TJ and 0.3 TJ respect:ively.
formed an energy audi t ofan educational building in a hot s umrnerc li-
mare in Kuwai r; Zhou er al (2012 ) analyzed t he diffe rent functional Methodology
areas and energy consumprion dara of large-scale public buildings ac-
cording ro the energy audi t on 48 buikiings in Shanghai: Oesideri et al. Energy by surface area (lOO end use
(2012) presented resul ts from rhe European project Educa-RUE: an ex-
ample of energy efficiency paths i n educational buikiings. The study comprised buildings. green areas. exterior roofed corri-
rhe paper is divided into five sections. After the introduction, an dors, and sporting campuses induding the Olympic stadium. Acrording
ovelView ofthe (U's energy consumption is presented. The t hi rd sect:ion to UNAM's records. in 2011. there were 2053 buildings and facilities oc-
presents rhe merhodology developed in the srudy. The fourth secrion cupying an a rea of 1.3 km 2 (UNAM, 20 1Ic). A representarive sample of
presents resu lts divided by inventory. baselineand mitigation scenarios buildings and facilities by category was selected in order to estimate en-
and ( he fifth seaion presents rhe conc1usions. ergy consum ption by end use. The rep resentative of the sample was
taken with a 95% confidence interval wi t h a Margin of Error of almost
OVerview of energy consumption in the CU ± 1% wirh rhe exreprion of the vending kiosk where the Margin of
Error was 5% (Schuenemeyer and Orew. 201 1). Table 2 presen ts the
EJecrriciry [Ora! and selected buildings and sUlface area by caregory.
A level 1 and partial level2 energy audi ts were carried out in rhe se-
The (U is powered by an electricity grid at 23.000 kV wi rh four lected buildings and facili ries (ANSI /ASHRAE. 2Offi; Thumann er al..
substations. E1ectridty is distributed by an underground network at 2010 ). The study was complered with informarion from constructed
6500 kV a nd 111 transformers. The (U does nor have eMricity meters building maps thar rhe resea rch team had access ro. and data from pre-
in buildings and instal1ations. on ly in the substations: rhus rhe elearic- vious studiesdeve!oped by Sánchez (2007) and Escobedo (2009) whom
ity hil1 is paid by the cen tral universiry admi n istration developed levellll energy audits forcertain university buildings. Theen-
The electricity bitl is under a narional electricity rariff cal1ed HM, rhe ergy aud its were carried out by nearly 20 engineering students previ-
M is for medium voltage and the H is for hourly rates. HM tariff has ously capadtated and coordinated by two masters in engineering with
charges for max imum power demand, as wel1 as base. medium and experience in building's energy audits.
peak energy consum ptio n (CFE. 2013 ). In line w ith previous srudies. the energy audi ts gathered in for-
In Seprember 2009 rhe public power urility rhat used (O serve central marion on power and t ime of use per day o f t he following elect ric-
Mexico (Luz y Fuerza del Centro) was shut down by presidential man- ity end use equipment: light ing. air conditioni ng. refrigerarion.
date and a l! its customers were absorbed by (he national public power compu rer equipmenr. hea ring, special research eq uipmenr, mo-
utility (Comision Federal de Electricidad. CFE). The adjustment of this torso and miscella neous: and for t he fo ll owing LPG and diese l end
change provoked tha r from September 2009 (O Februal)' 2011 (he elec- use equipmenr: wate r heat ing. cooking. emergency planrs. and sci-
tricity biUs were estimated by the power utility based on the electricity ence resea rch equipme n t.
consumprion of previous months. The measurement of power demand Based on data collected from energy audits. an indicator of energy
and electricity cons umption srarted agai n in Apri1201 1. use by end use per square meter by categol)' of building or faá lity
ñg. 1 presents the electricity consumption based on elecrricity bilis was estimared. Once (his indicator was obtained. it was multiplied by
as a sum up from the four substations in the period January 2007 to the total building and facility area in order to obtain rotal energy
77
7. Anexos
~
~
_ _ 2007
...,
,..,
iJo ...,
.lIo..
\
~ ...,,-......
./': /' ~ Y" ...... ~ _ 2007
- "", ~ "'" tr
~ 2000
...... _ _ 2008
_ 2009 ~
__ 200'
~ +------------- _ _ 201 1 1000
~ 2011
Peak load
1~ r---------------------------
1200 +---,1.:::---
.s 1000 j-.;----=='\_
o
~
~ 2001
_ _ 2008
~
200 +--------------- _ 2011
consumprion by end use and by type ofbuilding or fadlüy. Toca] elec- rhe not measured months Uanuary to March) based on holiday and
tricity consumption by end uses is (ompared to total electricity con- non-holiday periods of the measured months for winter daylight
sumption from (he electricity bill. The dilTerence is considered asother Total consumption for 2011 resulted in 81.3 GWh.
f'quiprnent's elN:triciry consumption, or losses nor accounted for in
(he srudy.
Ir is important to highlight (hat Mexico (iry has a tropical weather
with nor considerable elimate differences over (he year (see minimum T... ble 2
and maximum average temperature for a site nearlyCU. Fig. 2). Air eon- SIlldy sample ... nd tOlill ... re... oran bui ldings ...OO r.-.c:iliti~.
ditioning is use<! in certain spring and swnmer days in affices and ültegory Sample TOlill m l sampleftn l
research building with computer or other special equipment. and indi- tot... l
vidual electric hearing equipment is used in few winrer days in certain
QUilntity "m
(m l )
,""
(m l )
offices.
Buildings andfoc'Wi~
Classrooms 16 48.467 291.660 1"
Classrooms wIh I... bor... tory
Base year üb'aries
Social scieroce ... nd humanities
8
2
3
27,421
16,968
33,631
133,945
52,190
138.205
'"
3J<
2"
The s(udy was developed in 20 11. However. as explained in (he
Electricily serrion, the electric ity bilis were nor metered fmm $eptem-
ber 2009 to March 201 1, For rhis reason esrimation ofyearly e\ectricily
consumption for 2011 was made assigning monthly consumption for
researdl buildings
Sdeoce a:nd engileering buildilgs
Conse",... tion and mailteM'ICe a~iIS
Offices
Reslilur... nes ... oo c... reteri ... s
12
2
S
3
114,683 253,745
2836
38,489
2593
";87
175,862
96'"
.
."
2"
2"
Medical units 20,102 20,\02 1""
Mavies, the.v.ers and auditariums S'" 43 ,73 1 1"
MU5eums 27)ll7
St4)er market 12,831 12)ll1 1""
T... ble 1
Floor a~a by Ciltegory bJilt in the Uni~rsity Cky ( rrr ).
Source: Plan Rtdor (UNAM, 201Ic).
TVbuilding
Firéighters bui lding "'"
460
Eidtrilrs
V~, .... nnua! inc~... se Total Exterior vending kiosk 18 370 668J S,.
Rt'SI'arch ... ~ ... Extensbn TOlill
SjXlncoll11puses 2 11.619 11.619 1""
Classrooms Ollk" Parking loes aOO StJeet5 146,672 895,150 1'"
...,
2007 5756 3749 22,755 .143 3~403 1,152,492 Olympic stadium 1 14,783 14,783 1""
2008 51J2 '1 O O 5.3 1,153,085 Olympic swimming pool
2009 '170 7Z2 O O 1,162,9n W.v.er tre... llnenl pl ... nes
2010 3041 2 11 2 188. 1663 8705 1,171,682 Wel!s
20 11 5 1,916 IJ,843 690 7574 74,023 1,245,700 T(}Ial 4~,45] 2,123,884
''''
78
7. Anexos
30
.... w h ich it w ill be reduced ro 516.6 kg CCh.-q!MWh ( 143.5 t CO2 .-qtrJ)
25
..- /' .......... due to increased use ofnatural gas in combined cycJe plants.
20
15
10
.. "".- ~Maximum
Scenanos
[02 emissions
Mitigation scenarios are estimated considering energy efficient
Fuel emissions were calculated base<! on IPCC (2006a) rnf'{hodology equipment and renewable energy both for retrofitting actual buiklings
and emission [aClOr. The elecrridty emission factor depends on rhe and for accommodating future buildings and facili ties. Under this as-
power generation effidency. mix of primary energy sourres and (fans- sumption energy consumprion by surface afea for cerrain end uses
mission IosSi's as presenred in Eq. (1): and buildingcategories (i) i.j.n will change comparing to base year.
Technology costs are e5timared based on annualized investment msts
(lA) and operation costs (Op) that are considered as the annual fuel and
FEelect . = "C
L. J.
, FE ··
).1 (1) electriáty costs. Investment msts are annuaJized considering equipment
l,t GE t {l FP)t' lifetime (n) and a discount rate (i) of 12% that is used in Mexico for this
type of projects, base on (he following equation:
where:
Total annual costs = IA + Op
Fuel consumption j for electricity generalion in year t
Emission facto r ofGHG i offuelj where
gross electricity generatían in year t
transmission and dis(]'ibution losses in year ( P{! + i )"
(3)
(1 1 )" 1·
In 2011, Mexico's fossil fue l consumprion for electriciry ge nera-
tian was 1793 PJ distributed as follows: 59% natural gas. 23% fue l
oil, 17% coal, and 1.0% diesel. Gross electric ity generarian was Result's
256.81Wh in 201 1, and the transmission and distribution losses
were approximately 17% (CFE. 2012). Therefore the elecrriciryemis- Electridry oonsumpCionfor baseyear
sion factor for 2011 was 574.4 kg CD2H¡/ MWh ( 159.6 r CD 2.-qtrJ).
For 2020 the e lectricity emi ssion factor was calculated considering Tables 3 and 4 present results of power and energy per surface aTea
Mexican electric sector growth pla n (CFE, 2012), accordi ng (O for different categories and end-uses respectively (number of hours
Tdblfo 3
Power by surfac~ drea ( W/ nr ).
Buildings aOO facililit'5 by Cdlegol)' Ughling Refrigeralion AC Spac~heilling Mttors Compuler MiscelloI1eoll'i Specid]
ecp.¡ipment tqJ~me"t
OdSSl"OOOlS 16.7
..
OdSSl"OOOlS wilh liboratol)' 14.7 .8 7.1 7A8 1.3 22 9.6
Lhraries 15.7 7.1 13 1.3
SOcidl sdence and humanilies rese,uch aOO professor buildings 82 0.4 024 0.3 02
Science dnd engineering research .lOO professor buHdings 75 10 024 18 6.4 7A 30.9
COl\Se1Vdlion .lOO mdinten.anc~dreas 7.0 21 18 03' lA 95 16.4
O,",,, 35 0A4 1.3 0.1
.
ReslduroIlts .lOO CdreteriolS 12.4 15 0.7 7.71 O.s 2>8 22
Mediedl units 3.7 .2 0.6 0.74 1.6 2.1
Movies, the,1t~ .lOO auditoriums
M~~
17'
24.7
9> 13
79
7. Anexos
Tolble4
Electricily coosumption by surfare area (kWh¡tnl).
Buildings .lOO bcilities by C.1l.egory Ughling ~frigt'l'oltioo AC 5p.xe heolting F~~ ComputeraJuipment Miscelloll'leOUS Speci.l! aJuipment
OolSSroomS 3139
Oassrooms with labor.ttory 18.15 6.48 3.93 7.11 2.20 O.SO 12.10
UlJ'aries 36.56 393 2.59 2.20
Socjol! science and hum.41ilies reseMrn buildi'lg<; 12.76 02 1 0h2 .SO
Sdence...,d engi~ring research building<; !J.S3 25.76 4.43 0h2 1.19 1130 5.10 3900
COnselV.1I.ion .lOO maintenance areas 8.72 15.65 092 0.15 240 690 2020
O'"'~ 5.1 0 537 0h2 027 2.20
Rest.1uril'lts .lOO cafeterias 22.78 2632 0.45 5.'" .80 Jl.oo 1.00
Medical units 5.75 1.50 0.47 O.'" 280 1.40 9.00
MO\Iies, the,ttel'll .lOO auditoriums 1832 537 0.60
M~~ 2532 537
Super man:e1 2532 10.59 2>'" 250 .26
lV building 3\39
Firdighters 18.15
f.¡(reriors
Exterior vmding kiosk 30.61 801'" 820 7.7 19120
Sport campuses 6.43
Parld~ lau...,dstreets 4.92
Olympic stadium 2030
Numrersofhwrs used by technology .lOO buildingcategory are in Table Al.
use<:! pe!' year by end use and category are presented in the Annex). Ac- foll owed by classrooms ( 11.3%), exterior vendor kiosk (8.6%), class-
cord ing to the Mexican lighting energy standard (NOM-007-ENER- reoms w ith laboratories (83%), and lighong in parking lots and streets
2004: DOF, 2(07), power density for schools, libraries and theaters (5.4%). These categories represented together 66% of electricity con-
should nO{ exceed 16 W¡ m 2 , and fordnema theaters, 17 W¡ rrr. Accord- sump[jon. The h igh consumption of the research buildings can be ex-
ing to energy audir results, classrooms, movies, theaters and audito- plained because of the special experimental equipmem with high
riums have higher power densities than the mandatory standard. The electrical power demando
reason for this is that mostofthese buildings were built before the pub- The exterior vending kiosk e lecrricity consumption stands out be-
lication of the standard. cause kiosks are not pan ofthe substantive functions ofthe university.
Table 5 shows electricity consumption for different categories and In this category, refrigeration represents 72% of end uses. and mO{ors
end-uses. IJgho ng represenred 33.6% of electricity consumption, follow- 16% (Table 5). There are about 381 exterior vending kiosks recogni2ed
ed by refrigeration (16.9%), spedal equipment ( 15.2%), computer by the university, of w hich 90% sen fooo and drinks. The exterior vendor
equipmenr (4.9%) , airconditioning (4.4%), miscellaneous (4.1 %), morors kiosks are small piares (from rwo to four square mef:e!'s ) t hat sell all
(23%), space hearing (0.4%), and orhers that are calculared from the kinds of food ranging from indusrrialized to fresh. In this red ured
difference between energy audit results and the CU electrióty con- spaces, there is an average of 2 g1ass door refrigerators with an average
sumption oixained from the electricity bill (18.2%); "ot hers embodies H
power of 1.3 kW. These places are run by private owners. The university
equipment that was nor ineluded in either the energy audits or the en- grants official permits to the vendors, if they accomplish certain sanity
ergy losses (Fig. 3). Regarding building category, sóence and engineer- and conrrol standards and in return t hey pay a monthly renl None of
ing research buildings represenred 31.5% of electricity consum ption, the shops have an electricity meter. None of them pay for the electricity
Table S
Electricily coosumption by end use;tOO bJilding C.1l.egory (MWh).
-
Exterior vmding kiosks 205.1 S382.8 549 51.6 1281.0 no 6975 8.6
Sport campuses 74.6 75 0.1
P,¡rId~ lau il'ld streets 4404.' 5.4
Olympicst.ldium 300.4 300 0.4
Water treatments ploIlts lO23 l02 0.4
Well pumps 105 11 0.0
011"", 14..829 182
T""I 27,291 13,744 3584 352 1870 3963 3297 12,398 81,326 lOO
• Dirrerence between results from energy audils aOO electricily bill.
80
7. Anexos
Tdble 7
Energy inlensity COmp.lrison with Olher studies (MJlm 2),
Fi g. l. E~ctridly ronsumption by md uses in theCU. The main d ifference is clearly due to high consu mptio n in
space heating and coo ling. Howeve r it is releva n t the high con-
su mption in re frigerat íon and water heating in our study com-
pare to others.
thar (hey consulllf orher (han che monrhly rent In (acr, [hese kiosks are
a reflection of what happens in Mexico City. An informal market. thar CHG emissions
occurs in many large cities of the developing world.
Total GHG emissions related to energyconsumption in buildings and
facil ities ofthe al reached 503 TgofC~eq in 2011 (0.01% ofnational
lPG and diesa consumpnonfor base year GHG emissions related to energy and 0. 1% of the Mexico City's GHG
81
7. Anexos
emissions reJated to energy). Electricity consumprion was responsible energy consumption and CÚ;¡ emissions for year 2020 w ill be 22%
for 93% of CHC emissions, l1'G with 6.7% and diese! 0.3%. In terms of higherthan in 201 1 (Table 10).
end use, interior lighring represented 26% of CHC emissions. followed Table 8 shows energy consumprion and CHC emissions for baseline
by special research and laborarOly equipmen ts (19%), and refrigeraríon and mirigarion scenario. Energy consumlXion increases by 6. 1%because
(5%). Water heating for rhe Olympic swimming pool represented 3.2% of most of the campus's growth is in sporting facili ties and services that
total CCheq emissions (Table 8). represent a small proportion of rotal energy consumption. CHC emis-
Table 9 presents results of uncertainty in emissions according to sions reduce by 3. 1%because t he national electricity emission factor is
IPCC methcxiology. The higher uncertainty is 2o.3%. TIte reason for t his expecred to have a red uction of 10% from 201 1 to 2020. rhis because
high uncertainty number is rhar energy consumprion data is nor mea- of an increase in the use ofnarural gas for electricity generation in de r-
sured but accounted for by a sample (IPCe. 2006b). rimentoffue! oi L
Electricity. l1'G and diesel consumprion will grow by 6%, 8% and
312% foryea r 2020 respecrívely. The high raise in diesel is due to an in-
Baseline scenario cremenr in water heating for sporring areas a nd services; however it
will represent less rhan 1% of rotal energy consumprion. TIte share of
According to the OJ's strategic plan of growth (UNAM, 201 1b), a CHC emissions by different end uses in year 2020 for the baseline sce-
326.8 rhousand ml incremenr in construction area for year 2020 is ex- nario wiU be very similar ro the base year.
pected (that represents 26% of (he actual area), according ro t he follow-
ing criteria of growrh: research a nd teaching areas. 5%; sporting areas, Miligolion scenario
55%, services. 36%: culrura l: 4%. If (he same proporrion of caregory
area within the sub-groups descri bed in the strategic plan is maintained, Mitigation scenarios consider more efficient tedmologies in tenns
of electricity consumption fo r ligh ting, refrigerarion, air condirioning
Table 12
Retrofitling .lOO new buiklng energy consumption by surface arta estimations (kWh/lll1).
T.l.b .... l0
Pl.JI"lned area increase (lhousaOO or m l ). Ugtting Refrigeral<r AA Ccmpuler.
Sourct: Adapttd from strategi:: plan (UNAM, 201101.).
2011
291.7
20lJl
Retrofit N~
"~
. .
Rtftofila.OO Rtftofit
,,~
Retrofit
,,~
Sl2 43 12 43 15
Moyies. theaters .lOO auditoriums
M~~ '"
2,.
".
Olfices
ResrauranlS a 00 cafeterías 228 228 263 OA 06
Super market
lV building ,.
ll8 12'
7'
Mtdical unilS
Movies, Iht..ers and
5'
183
S>
183
15 0.4
43
2"
Firtlighters 05 05 auditoriums
Exteriorvending kiosk 67 6.7 Museums 253 253 43
5portcamp~ 11.6 191.1 lV building 31.4 3 1.4
palidrg IOO.Jl"ld strMS 8952 895.2 SI4)I'f markel 253 253
Olyll1li:: stadium
T"""
1<8
2 13 1
14'
2457
Exterior vending kioslcs 30.6 30.6 S62A 5A
Bastd 01'1 cmsiderations ofTable 10.
82
7. Anexos
56 11. Esrobtdo tI al.' Energy lar Susroirrable lKvdoprnt lll 18 ( 2014) 49-57
Table 1J
Mitigation costs.
w ~~ Electridty cost,iyear lnitia! investmenl Lile ( ye.us) Total (.mmulcost USD) Emissions
USO USO kg~ar
"37
ConVffltional refrigerator 1300 10,028 4011 1400 10 42SO 5 181
EfflCient rd"rigerator 910 7020 10 3091 3626
Convencional AC
EfflCient AC
1200
840
661
463
2808
264
185
''''''
270
250
10
10
312
229
342
239
Discounl rille: 121.
üghting anllUolI dVff.lge use hours a.~ fex- cla ssrooms ( 1884). Refriger.l.lDr ( 77 14) Ar conditioning {55 1 l. See TabJe Al.
Electridty price 0.4 USDjkWh.
and computer equipment, solar water heating for showers and 20 11 prices and USO exchange rate. Compu ter cosrs were not
swimming pool, and subst itution of diesel with lPG for water eva luared because eventual1y old rech nology is going to change
heating. in rhe coming years and co nve ntional technology is no longer
In the period from 2009 to 2011, new effident lighting equipment availa bl e.
was installed in mos( of(he QJ's exterior lighring, including (he Olympic
stadium, this afforded a reduction o f 1 CWh/year for rhis reason, addi·
tional exterior energy savings were not considere<!. For interior ligh ting Cooclllsion5
a substirution ofhalophosphate T12 with tri)X>sphorT8lamps and elec·
tromagnetic to electronic ballasts was done for buikling retrofttting. and The main unrversity campus (CU) of the National Autonomous Uni·
T5 and LEOs were utilized for ney¡ buildings. T12 lamps still represented versity of Mexico (UNAM ) covers an area of nearl y 7.2 km2 • of which
5 1% of the lamps in the sample srudy. Efficienr refrigeration was pro· 1.23 km 2 comprise the constructed area. It holds 130 thousand sru·
posed only for exterior vending kiosks by repladng refrigerators of dents. and the installations inelude facil ities intended for teaching. re-
more than 10 years old ro new and more efficienr ones (see Table 11 ). search. spolts. and many other activit ies. The ( u·s electricity bill in
A more detailed study is needed to estimate the energy savings 20 11 reported a consumption of813 GWh that represented an expen·
that could result from [he replacement of older refrigerators in re· diture of 11 million USD. For the same year. 53.7 TJ of lPG Wf're con·
search areas. [his savi ng potential could be imporranr. Around 60% sume<! in restaurants and cafeterias. laboratory equipmenr and boilers
ofthe computer equipment from the sample study is based on CRT. for water heating. ineluding the Olympic swimming pool that repre-
A conservative 50%energy saving can be achieved by t he substit u· sented an annua l expenditure of963 thousand USo.
rion of old kinescopes for LCO-LEO mo nitors (US Environmental If efficient lighr ing a nd refrigera tion is a pplied for retrofttting
Protection Agency. 2013; Webber et al" 2006). Table s 11 and 12 and new buildings. hybrid system s (sol ar- LPG -electrici ty) a re
presenr rhe rechnology co nsid erarions and ene rgy savings for ad apted in rhe Ol ympic swi mming pool and showers. and a su bsti·
retrofttt ing and new buildings. Table 8 shows t he total energy sav· tu tion of diesel by lPG is developed, inyear 2020 energy consump·
ings and CO 2 emissions reductions for t he mit igarion scena rio as tion w ill be 7.5% less than in 20 11 and GHG em issions wil l be 1 1.3%
compared ro rh e baseline scenario. lesser.
For the Olympic swimming pool a hybrid system was considered: In order to achieve energysavings. related GHG emissions and a bet·
550 solar panel s. 28 electric heat pumps and lPG back up during ter energy management, rhefollowing recommendarionswere madero
some winter days (using one ofrhe two acrual LPG boilers). The rea· rhe University officials: a) substitution ofT 12 to 1'8 lamps; substirution
son to include all three systems is because t he use of direct solar en· of electromagnetic ballasts ro electronic ballasts. lnstallation of 1'5 and
ergy is nor enoug h ro hear water. especially during rainy season. LEOS in newbuildi ngs; b ) installationofa hybrid system (solar-elecrric·
which lasts nearly 4 months in Mexico City. Electric pumps are ity-lPG ) for the Olympic swimming pool. hybrid system (solar-LPG ) for
more efficient than t he lPG wa ter heating boilers. This option is se· showers and substirurion of diesel by LPG: c) develop an energy good
lected because ir sign ifies lesser energy costs and technology is avail· practice manual for exterior kiosks, subsritution of old for new refriger·
able in Mexico. ators; d ) promote the substitution of old kinesropes for new computer
In the case of showers a 30% solar heating sysrem is considered ac· screens and energy saving modes; e ) substitution of old a ir condition·
cording ro the Mexico City standard for new commercial water heating ing; f) install electricity meters in main buildings and exterior kiosks;
systems (Gaceta Oficial del OF (GOOF). 20(5). Also. a substirution of g) deveJop an intemal campaign for energy savings among workers.
diesel w irh lPG is induded. academic and srudents and h ) developa pennanent monitoring system
Considering these energy saving options. the total energy savings for of energy consumption in the CU.
year 2020 is 75%less than in 2011 and GHG e mission red uction 11.3%
less than in 20 11. Energy savings are higher than GHG emission reduc·
tion because of the proposed increase in use of electricity for heat Acknowledgments
pumps in the Olympc swimming pool (Table 8).
We would like to acknowledge rhe participation ofJesus Esteva. Mario
Casrs o/mitiga non technologies Ugalde. S~vina Alonso. Augusto $ánchez. Maña Elena Huesca. Suriel lslas.
Edgar Peña. Manana Ra núrez, a nd Giovanni Fonseca in the realization of
Table 13 shows the ca lculation of technology costs. assuming a the energy audits. Acknowledgement also goes to Sebastian l.elode Larrea
discount rate of 12 % (used in Mexico for public instiru tions ). and for rhe revision of rhe papero
83
7. Anexos
Ano""
Tabl~ Al presents average hours of use per f'nd use and building
caregory.
Number al hours per y~.l.r by tailnology and buikling c.ategory.
Buildings.lOO f.lCil ¡ti~ by cdleglX'y lighting Refriger.uion AC ~Ilt'.l.ting Motors Compuli' r elJlipment MiscelJ.l.l'I!'OUS S~a¡uiplTlffit
Oassrooms "84
a.lSsrocms with l.lboratory 1231 77 14 'SI 951 1758 228 1260
IJlnries 2m SS I 1.,2 1758
Social sdence and humanities rese.l.rdl and professor buildings 1564 S12 2583 1758
Science ~d engineering researdl and professor buUdings 11\04 SS58 923 2583 661 1758 690 1262
COnsefVdf.ion .lOO maintenance areas 12., 7382 S23 429 1758 72S 1232
alfICes 1453 548 614 1758
Rest.tur.... l'I.loo c.lfeli'ri.ls 1811 7585 62' 70\1 1758 1235 4SS
Medical unirs 1546 7895 746 541 1758 683
MOI/ies. theaters and auditoriums 1025 548 446
M~~ \025 548
Super market \025 7564 548 1758 446
lV building 1884
Firriighters building 10 16
Exteriors
Exterior vmding kiosk 1326 7552 771 me 831
Spon Golmpuses 834
P.utirg Iots iIld streets 300\1
Olympicst.Jdium 546
University has 6 weeks of administrative vacarions. Students have IrrtJera. ColT1lllercial refrigerators. hup:/"wberacooling.conVrefrigeracion-o:xnerdaV. 20 13.
1!>Ce. Guidelines for national greenhouse gils inventa'ies. Good praaices glid.1nce enero
34 weeks of ordinaryclass and 4 weeks of exams. For example lighting gy; 2006a.
in classrooms is equivalent to 9 h per day, 5 days per week for 40 weeks 1!>Ce. Guidelines fa' national greenhouse gils invenlDries. vol. 2: 2C06b IReference
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