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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS DEBIDO A LA IMPLEMENTACIÓN DE DISPOSITIVOS AHORRADORES DE ENERGÍA EN EL SECTOR RESIDENCIAL CASO: DESARROLLO URBANO LOS HÉROES TECAMAC II TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO PRESENTAN NIUNI BUTRÓN ÁLVAREZ ALEXANDROS CRUZ BOURNAZOU ASESOR: AUGUSTO SÁNCHEZ CIFUENTES MÉXICO D.F. 2009 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso 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). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Jurado asignado: Presidente M.I. José Esteban Barrios Bonilla Vocal Ing. Augusto Sánchez Cifuentes Secretario Ing. Mariano García del Gallego 1er. Suplente Dr. Arturo Reinking Cejudo 2do Suplente: M.I. Manuela Azucena Escobedo Izquierdo Asesor Ing. Augusto Sánchez Cifuentes Sustentantes Niuni Butrón Álvarez Alexandros Cruz Bournazou Agradecimientos Queremos agradecer profundamente al Ing. Augusto Sánchez Cifuentes por el apoyo incondicional brindado mediante la asesoría que nos fue otorgada durante la realización de este trabajo. Agradecemos también la ayuda que recibimos de la M.I. Azucena Escobedo Izquierdo que estuvo siempre dispuesta a colaborar con nosotros en los momentos que lo solicitamos. La realización de este trabajo no hubiera sido posible sin la atención de la Arq. Laura Calderón Martínez de grupo Sadasi que nos proporcionó toda la información requerida, así como el acceso libre y una visita guiada al Desarrollo Urbano Los Héroes Tecamac II. Por último queremos agradecer a los estudiantes Erik Lozano Hanneder por el apoyo que recibimos de su parte para la realización del levantamiento de encuestas, a Jorge Arturo Ontiveros Silva y a Yeicko Sunner Baeza por su colaboración en la corrección y perfección del estilo del trabajo. Dedicatoria A mi padre Mariano Cruz Navarro que siempre me ha impulsado en la aventura de llevar a cabo mi carrera, al compartir conmigo el orgullo y la satisfacción que representa culminar mis estudios de licenciatura. A mi madre Eftychia Bournazou Marcou que siempre está presente en los momentos que la necesito brindándome todo su apoyo y su cariño. A mi hermano Nicolás Cruz Bournazou que desde la distancia nunca dejó de ser una motivación importantísima para seguir adelante. Alexandros Cruz Bournazou A mis padres Luz Elena Alvarez Menéndez y Emilio Butrón Hernández por apoyarme y motivarme a lo largo de estos cinco años. Por compartir conmigo esta experiencia y acompañarme en mi realización profesional. A mis hermanas Teeni y Leilani Butrón Alvarez por compartir conmigo esta satisfacción, así como por motivarme y apoyarme en todo momento. Finalmente, a mis amigos por estar ahí siempre y alentarme en la culminación de mis proyectos. Niuni Butrón Alvarez Índice Página Introducción 5 1. Consumo de energía en la vivienda en México 9 1.1. Consumo de energía por sector y energéticos utilizados 9 1.2. Prácticas de consumo de energía en la vivienda 11 1.3. Impacto del uso de electrodomésticos 13 2. Programas y políticas recientes para el fomento del ahorro de energía en la vivienda en México 15 2.1. Programa Nacional de Vivienda 2007-2012: Hacia un desarrollo sustentable 15 2.2. Programa para la promoción de calentadores solares de agua en México (Procalsol) 20 2.3. Programa Hipoteca Verde del Infonavit 28 2.4. Programa Residencial del Fideicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica (Fide) 33 3. Estudio de caso 38 3.1. Antecedentes 38 3.1.1. Desarrollo urbano “Los Héroes Tecamac II” 38 3.1.2. Tipos de vivienda con sistemas ahorradores de energía 39 3.1.3. Especificaciones técnicas de los dispositivos ahorradores de energía 43 3.1.3.1. Lámparas ahorradoras de electricidad 43 3.1.3.2. Calentadores solares de agua 44 3.2. Metodología 46 3.2.1. Recaudación de información de los usuarios 46 3.2.1.1. Diseño del cuestionario 46 3.2.1.2. Elección de una muestra representativa 49 3.3. Aplicación de la encuesta y datos obtenidos 56 4. Procesamiento y análisis de datos 61 4.1. Consumo de gas LP 61 4.1.1. Viviendas sin calentador solar 61 4.1.2. Viviendas con calentador solar 64 4.1.3. Comparación 67 4.2. Consumo eléctrico 70 4.2.1. Viviendas con lámparas ahorradoras 72 4.2.2. Viviendas sin lámparas ahorradoras 74 4.2.3. Comparación 75 4.3. Calificación del usuario a los sistemas ahorradores de energía 78 4.3.1. Calentadores solares de agua 78 4.3.2. Lámparas ahorradoras de electricidad 80 4.3.3. Dispositivos para ahorro de energía en general 81 5. Conclusiones 83 6. Bibliografía 89 Anexo I: Cuestionario utilizado 94 Índice de figuras Figura 1: Consumo energético en México por sector 9 Figura 2: Consumo de energía del sector residencial (vivienda), comercial y público 10 Figura 3: Energéticos utilizados en las viviendas 10 Figura 4: Importancia de la vivienda en el mercado nacional, en 2003 11 Figura 5: Consumo de energía final per cápita por tipo de combustible en el sector residencial 12 Figura 6: Consumo de energía eléctrica en el sector residencial y saturación de los principales electrodomésticos en México 13 Figura 7: Estimado de energía consumida para el calentamiento de fluidos a baja temperatura en México (1996 a 2005) 21 Figura 8: Evolución del precio del gas LP y el gas natural para el sector doméstico en México (2002 a 2006) 22 Figura 9: Metas parciales de instalaciones solares por condición de la instalación y del sector 24 Figura 10: Mapa de ubicación “Los Héroes Tecamac II” 38 Figura 11: Lámparas fluorescentes compactas 43 Figura 12: Calentadores de agua solares 46 Figura 13: Imagen de la falta de medidores eléctricos en las viviendas 59 Figura 14: Histograma de frecuencia sobre casas sin calentador solar 63 Figura 15: Polígono de porcentaje sobre casas sin calentador solar 63 Figura 16: Histograma de frecuencia sobre casas con calentador solar 66 Figura 17: Polígono de porcentaje sobre casas sin calentador solar 66 Figura18: Polígono de porcentaje comparativos entre casas con y sin calentador solar 68 Figura 19: Precios de venta GLP usuarios finales 69 Figura 20: Histograma de frecuencia de consumo en viviendas con lámparas ahorradoras 73 Figura 21: Histograma de frecuencia de consumo en viviendas sin lámparas ahorradoras 75 Figura 22: Histograma comparativo del consumo sobre viviendas con y sin lámparas ahorradoras 77 Figura 23: Satisfacción del usuario a los calentadores solares 78 Figura 24: Porcentaje de satisfacción del usuario: lámparas 80 Figura 25: Interés de los habitantes en adquirir viviendas con sistemas ahorradores de energía 82 Índice de Tablas Tabla 1: Tabla comparativa del ahorro entre focos convencionales y lámparas ahorradoras 36 Tabla 2: Resultados de la muestra 56 Tabla 3: Número de habitantes por vivienda 58 Tabla 4: Modo de uso de calentadores de gas 58 Tabla 5: Hábitos de consumo de gas LP para cocción de alimentos 58 Tabla 6: Promedio en cuanto a pago de gas 59 Tabla 7: Uso de electrodomésticos encuestados 60 Tabla 8: Satisfacción de usuarios 60 Tabla 9: Pago mensual de gas por vivienda sin calentador solar 61 Tabla 10: Pago mensual de gas por habitante sin calentador solar 62 Tabla 11: Rangos de consumo de gas en viviendas sin calentadores Solares 62 Tabla 12: Pago mensual de gas por vivienda con calentador solar 64 Tabla 13: Pago mensual de gas por habitante con calentador solar 65 Tabla 14: Rangos de consumo de gas en viviendas con calentadores solares 65 Tabla 15: Pago mensual por habitante 67 Tabla 16: Consumo promedio de electrodomésticos 71 Tabla 17: Consumo en kWh por vivienda con lámparas ahorradoras 73 Tabla 18: Consumo en kWh por vivienda sin lámparas ahorradoras 75 Tabla 19: Ahorro promedio en [$] 76 Tabla 20: Ahorro promedio en [kWh] 77 Tabla 21: Correlación sobre satisfacción-pago en cuanto a calentadores Solares 79 Tabla 22: Relación entre satisfacción y consumo en cuanto a lámparas ahorradoras 81 Introducción La generación y el consumo de energía a nivel global, se ha convertido en un tema central que repercute prácticamente en todas las actividades del ser humano. Hoy una sociedad moderna no se puede concebir sin acceso a recursos energéticos que la abastezcan de sus necesidades en dichos términos. A partir de la revolución industrial, la humanidad encontró en los combustibles fósiles una fuente energética que durante muchos años se pensó, sería una solución ideal e inagotable. Sin embargo, con el paso del tiempo y debido al uso desmedido de dichos recursos, el medio ambiente comenzó a presentar comportamientos que indicaban que las prácticas de generación y consumo energético estaban alterando su funcionamiento natural, de manera negativa. Por lo anterior se realizaron esfuerzos científicos para comprobar y estudiar las repercusiones del uso de hidrocarburos como fuente de energía principal, así como para convencer a la sociedad de cambiar los hábitos de consumo energético y detener, de esta forma, el deterioro ambiental. Actualmente se realiza una ardua labor para sustituir los combustibles fósiles y promover fuentes de energía renovable, con el fin de provocar el menor daño al medio ambiente y así mejorar la calidad de vida de las futuras generaciones. Sin embargo, para lograr este propósito se requiere incentivar a los consumidores a cambiar sus hábitos energéticos, así como promover la disminución del consumo comenzando por los hogares. México ha tomado distintas medidas para fomentar el aprovechamiento energético aplicando políticas para la promoción de la eficiencia energética, desarrollando proyectos para la utilización de energía eólica para generación de electricidad e impulsando la sustentabilidad mediante programas como el de Hipoteca Verde que promueve la eficiencia energética y el uso de fuentes alternas en el sector doméstico. El Instituto del Fondo Nacional para la Vivienda de los Trabajadores (Infonavit), el Fideicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica (Fide), el Instituto Nacional de Ecología (INE), la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y el Consejo Nacional de Vivienda (Conavi), entre otras instituciones han participado en la implementación de programas y políticas para fortalecer el uso de tecnologías ecológicas en el sector residencial y diversos desarrolladores de grandes complejos habitacionales se han integrado a estos programas, con el fin de brindar a los usuarios nuevas alternativas de compra entre las que se incluyen sistemas ahorradores. Grupo Sadasi, empresa constructora de gran escala, edificó el desarrollo urbano “Los Héroes Tecamac II”. Este complejo, ofrece la posibilidad de adquirir viviendas con tecnologías ahorradoras de energía por medio de créditos Hipoteca Verde del Infonavit. El grupo constructor promueve estos sistemas señalando que representarán un ahorro significativo por concepto de pagos por consumo energético para las familias que los adquieran, diciendo que éstos son de alta calidad y están certificados de acuerdo con normas mexicanas oficiales y por organismos aptos para hacerlo. La primera escritura de una casa con calentador de agua solar y focos economizadores de energía eléctrica, entre otras tecnologías ecológicas, que se solventó mediante un crédito de Hipoteca Verde del Infonavit en convenio con el grupo Sadasi, se entregó en julio de 2007 (Chavarría, 2007). Esta fecha es relativamente reciente y es por eso que hasta el día de hoy no se tiene suficiente información sobre el desempeño que han tenido los sistemas implementados en el sector residencial ni sobre la aceptación de éstos en las viviendas donde se utilizan. Por lo anterior nos parece pertinente realizar un esfuerzo para conocer en mayor medida el funcionamiento de los sistemas ahorradores mediante la obtención de información directa de usuarios, quienes son finalmente los que mejor conocen el desempeño real que han tenido estos dispositivos. Por medio de su opinión es posible crear una retroalimentación que contribuya a mejorar los productos y servicios que se les brindan. Promoviendo y motivando así, la adquisición de estos equipos en viviendas que se compren en un futuro. Respondiendo a esta inquietud, los objetivos de este trabajo de investigación son los siguientes: - Realizar la estimación de la disminución efectiva en el pago por concepto de consumo de gas, que obtienen los habitantes de las viviendas que fueron adquiridas con un calentador solar de agua. - Realizar la estimación del ahorro de energía eléctrica que se obtiene por habitante, en una vivienda que cuenta con lámparas fluorescentes compactas, así como la estimación de la disminución en la factura eléctrica por el mismo concepto. - Realizar una comparación con los valores esperados por el Infonavit. - Establecer el nivel general de satisfacción que tienen los habitantes que adquirieron tecnologías ahorradoras de energía en su casa, respecto a los calentadores solares de agua y lámparas ahorradoras. Todos éstos para el caso del desarrollo urbano “Los Héroes Tecamac II”, uno de los primeros grandes complejos habitacionales donde se están entregando casas con crédito de Hipoteca Verde. El contenido de este documento incluye, una retrospectiva sobre el uso energético y prácticas de consumo en el sector residencial del país. Posteriormente se tratan los programas y políticas más relevantes desarrollados por el gobierno mexicano para lapromoción e implementación de sistemas ahorradores de energía en la vivienda. Y por último se presenta el estudio de caso realizado dentro del desarrollo urbano “Los Héroes Tecamac II” que incluye un análisis de consumo de gas, uno de consumo eléctrico y uno de satisfacción por parte de los usuarios que habitan este conjunto. Para este propósito se realizó una encuesta dentro del desarrollo, tomando una muestra representativa de las casas que cuentan con un calentador de agua solar. También se efectuaron entrevistas en igual número de casas que no tenían este dispositivo, para establecer una comparación directa de los pagos por consumo de gas. Dentro de la misma muestra representativa también existía un número de casas que utilizaban focos economizadores de electricidad, las cuáles pudieron ser comparadas con casas que empleaban focos convencionales. En todas las casas se hicieron preguntas sobre la satisfacción de los usuarios. Creemos que un estudio con estas características puede ser de gran utilidad para instituciones, organizaciones y personas que tengan la intención de conocer el desempeño que han tenido los sistemas de ahorro de energía recientemente implementados en el sector residencial para un caso específico y representativo. 1. Consumo de energía en la vivienda en México 1.1. Consumo de energía por sector y energéticos utilizados Actualmente el sector residencial, comercial y público consumen aproximadamente un 19.7% del total de la energía que se utiliza en nuestro país, en donde la vivienda representa un 82.9% de este uso, que es un 16.33% del total de la energía utilizada en México. (Nuño et al., 2008, p. 44) La figura 1 muestra los porcentajes de consumo energético en los principales sectores del país: 47.40% 29.90% 3.00% 19.70% Consumo energético en México por sector Transporte Industria Agropecuario Residencial, comercia y público Figura 1 Fuente: Balance Nacional de Energía, 2007 Durante el 2007 el sector habitacional, comercial y público consumió 893.5 [PJ], divididos de la siguiente manera: - Residencial (82.9%): 740.7[PJ] - Comercial (14.3%): 127.8 [PJ] - Público (2.7%): 24.1 [PJ] (Nuño et al., 2008) De donde se observa la importancia del consumo en el sector residencial. Figura 2 82.90% 2.70% 14.30% Consumo de energía del sector residencial (vivenda), comercial y público Vivienda Público Comercial Fuente: Balance Nacional de Energía, 2007 En la Figura 3 se observa que durante el mismo año, el consumo en materia energética en la vivienda se dividió de la siguiente manera: 40.7% en gas licuado de petróleo, 27.6% en leña, 26.6% en electricidad, 4.4% en gas natural, 0.5% en diesel y 0.2 en querosenos. (Ídem, 2008, p. 45) Figura 3 40.70% 27.60% 26.60% 4.00% 0.20% 0.50% Energéticos utilizados en las viviendas Gas licuado Leña Electricidad Gas natural Querosenos Diesel Fuente: Balance Nacional de Energía 2007 El 25% de las ventas de energía eléctrica en el país durante el 2007 tuvo como destino final el sector residencial (45,833 [GWh]), el cual cuenta con 23.7 millones de usuarios, representando el 88% de los consumidores de electricidad en México. (Nuño et al., 2008, p. 42) Figura 4 25.00% 75.00% Importancia de la vivienda en el mercado nacional, en 2007 Otro consumo nacional, 134,861 kWh Consumo sector doméstico 45,833 kWh Fuente: Blance Nacional de Energía 2007 Esta información pone en justa dimensión la importancia a nivel nacional del consumo energético en el sector residencial. 1.2. Prácticas de consumo de energía en la vivienda La Figura 5 muestra una caída en el consumo energético per cápita total anual de 7.35 [GJ] en 1995 a 6.8 [GJ] en 2005 en el sector residencial. A lo largo del mismo periodo se redujo el consumo de gas LP y leña de 3.30 a 2.64 y de 2.68 a 2.40 [GJ] per cápita respectivamente; por otro lado, el gas natural tuvo un aumento de 0.20 a 0.29 [GJ] y la electricidad de 1.12 a 1.49 [GJ] per cápita. Esta situación indica que durante el periodo 1995-2005 hubo una reconfiguración en la forma de consumo energético de la vivienda en nuestro país, provocando que el gas natural y la electricidad sustituyeran en cierta medida a la leña y al gas LP, derivando en una importante disminución en el consumo total per cápita. Figura 5 Fuente: Consultoría para la elaboración de Indicadores de Eficiencia Energética en México. AIE-BID-CONAE. La Dra. Sheinbaum (1996, p. 110) enuncia la diferencia que existe entre el sector rural y las ciudades. En el sector rural domina el uso de la leña en las llamadas estufas de tres piedras, mientras en las ciudades se observa un importante crecimiento de la energía eléctrica y el gas LP. En dicho subsector (vivienda), la utilización de electricidad ocupó el tercer lugar en el espectro energético, después del gas LP y la leña, los cuáles son utilizados principalmente para el calentamiento de agua y la cocción de alimentos. Sin embargo, en algunas ciudades de nuestro país, la electricidad alcanza ó supera en consumo al gas LP debido al cotidiano uso de aparatos electrodomésticos, así como aire acondicionado y calefacción. En este trabajo de investigación se contempla el uso eficiente y ahorro de energía mediante la aplicación de dispositivos ahorradores de gas para el calentamiento de agua y dispositivos domésticos de alta eficiencia para el ahorro de energía eléctrica. 1.3. Impacto del uso de electrodomésticos Uno de los elementos que ha incrementado la demanda de energía en el sector residencial es el aumento en el uso de aparatos electrodomésticos. (Sheinbaum, 1996) De acuerdo con algunas encuestas (Willars,1990; SEMIP, 1988; Sathaye, 1994; Fernández, 1991) los electrodomésticos más difundidos en México son el refrigerador, la televisión, la plancha, la lavadora de ropa y en el norte del país, el aire acondicionado. (Sheinbaum, 1996) En la siguiente gráfica se observa como de 1996 a 2005 ha ido en aumento de forma significativa la cantidad de equipos electrodomésticos por vivienda y por lo tanto se ha incrementado la demanda de energía eléctrica. Figura 6 Fuente: Consultoría par a la elaboración de Indicadores de Eficiencia Energética en México. AIE-BID-CONAE. Debido a ello es muy importante impulsar la utilización de aparatos electrodomésticos de mayor eficiencia. La Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (Conuee, antes Conae) ha formulado y puesto en vigor normas oficiales que establecen los límites, métodos de prueba y etiquetado para diferentes clases de aparatos electrodomésticos y focos de alta eficiencia, mejor conocidos como lámparas ahorradoras. Como ejemplos tenemos las normas NOM-005-ENER-2000 para lavadoras, NOM-011-ENER-2002 para sistemas de aire acondicionado tipo central, paquete o dividido y la NOM-015-ENER-2002 para refrigeradores y congeladores electrodomésticos. La normalización para la utilización de electrodomésticos puede traer un ahorro de energía significativo. En el desarrollo urbano “Los Héroes Tecamac II” existen casas que cuentan con lámparas ahorradoras de electricidad que cumplen con la norma oficial mexicana NOM-017-ENER/SCFI-2008, la cual garantiza la calidad del producto, así como el ahorro que éste debe generar. 2. Programas y políticas recientes para el fomento del ahorro de energía en la vivienda en México Actualmente, debido a la creciente preocupación por parte del Gobierno Federal para aprovechar fuentes de energía alternativa, así como para reducir las emisiones de gases causantes del efecto invernadero, se ha impulsado la creación de programaspara fomentar el uso y aprovechamiento de energías renovables, la utilización de sistemas con mayor eficiencia en el consumo y la promoción de edificaciones sustentables. 2.2 Programa Nacional de Vivienda 2007-2012: hacia un desarrollo habitacional sustentable Debido a las tendencias demográficas actuales, la demanda de vivienda alcanzará una cifra cercana a los 3.9 millones durante la presente administración, los cuales sumados a los 2.1 millones de familias que hoy requieren de una casa, representa la necesidad de construir 6 millones de viviendas en este sexenio. Para lograr esa meta, se ha diseñado el Programa Nacional de Vivienda 2007-2012 de la Conavi. (Conavi, 2008) Se desea impulsar el desarrollo habitacional sustentable junto con las autoridades de los tres órdenes de gobierno, a fin de que el crecimiento habitacional no ponga en riesgo el patrimonio natural de las futuras generaciones. Para ello, se estimula la construcción de viviendas con criterios de respeto al medio ambiente, se instauran nuevas normas oficiales, se aprovecha la experiencia internacional en este tema y se promueve la formación de servidores públicos con conocimientos técnicos sobre vivienda sustentable. Este programa recoge el espíritu, los propósitos, prioridades y estrategias del Plan Nacional de Desarrollo y enfoca su nivel programático a estrategias y acciones que, a la vez permitan alcanzar los propósitos en materia de vivienda, contribuyan a cumplir los cinco ejes rectores de la política pública nacional: estado de derecho y seguridad; economía competitiva y generadora de empleos; igualdad de oportunidades; sustentabilidad ambiental, y democracia efectiva y política exterior responsable. (Conavi, 2008) Impulsar un desarrollo habitacional sustentable exige acciones básicamente en tres direcciones: • La corrección paulatina de las distorsiones del crecimiento anárquico, mediante mecanismos como la redensificación de espacios urbanos, así como el impulso del mejoramiento y ampliación del parque habitacional que lo requiere. • El fomento de conjuntos habitacionales que privilegien la verticalidad, el adecuado aprovechamiento de la infraestructura existente, la racionalidad en la explotación de la energía, el cuidado y reciclamiento del agua y la provisión de espacios verdes. • El impulso de nuevos centros urbanos con plena sustentabilidad en tierras adquiridas para ese fin, a través de la participación conjunta de los tres órdenes de gobierno y los sectores privado y social, que permita la optimización de inversiones y el aprovechamiento de experiencias exitosas en materia de desarrollo regional. (Conavi, 2008) Los objetivos y estrategias de este Programa Nacional de Vivienda 2007-2012 responden a los retos del presente y el futuro de la vivienda en nuestro país, y su cumplimiento puede ser expresado en metas cuantitativas y cualitativas que buscan el mayor impacto en los niveles de bienestar de la población. Éstos son: 1. Incrementar la cobertura de financiamientos de vivienda ofrecidos a la población, particularmente a familias de menores ingresos. 2. Impulsar un desarrollo habitacional sustentable. 3. Consolidar el Sistema Nacional de Vivienda, a través de mejoras a la gestión pública. 4. Consolidar una política de apoyos del Gobierno Federal que facilite a la población de menores ingresos acceder al financiamiento de vivienda, y que fomente el desarrollo habitacional sustentable. Un desarrollo habitacional sustentable requiere un enfoque racional y humano para afrontar los rezagos existentes en materia de disponibilidad de servicios, infraestructura, tecnología para hacer eficiente el uso de la energía y corregir las deficiencias e insuficiencias en la definición del suelo apropiado para el desarrollo económico y habitacional. (Conavi, 2008) Este programa de desarrollo implica, como ya se mencionó, estimular la construcción de desarrollos habitacionales con características de sustentabilidad, así como una política de apoyos federales para fortalecer el ahorro y la capacidad de compra de las familias, iniciando así con un proceso de corrección paulatina de patrones cualitativos del crecimiento del parque de vivienda del país. Complementariamente se impulsará una política de reconocimientos a los actores del sector privado y los organismos estatales y municipales de vivienda comprometidos con programas de redensificación o de opciones tendientes a corregir distorsiones del crecimiento urbano en los desarrollos existentes, o bien que propicien que los nuevos desarrollos habitacionales adopten criterios de racionalidad en el uso del agua, la energía, se ubiquen cerca de la escuela y el centro de trabajo, optimicen el aprovechamiento de la infraestructura existente, cuenten con servicios suficientes y un entorno que favorezca el orden, la convivencia, la recreación e inhiba la delincuencia y la conducta antisocial. 2.1.1 Impulso de la Edificación Sustentable en México Para el 2030 se estima que el número de familias en México se duplique, por lo que el gobierno tiene como meta construir un millón de viviendas por año para el 2010 y continuar a ese ritmo hacia el 2030. Se ejercerán presiones en la infraestructura y los servicios, en particular en las zonas calurosas y áridas de la costa y el norte, en donde se permite un mayor crecimiento. En México el 80% de la población vive en ambientes cálidos y secos, por lo que la disponibilidad del agua es un asunto de suma importancia y de seguridad nacional. Desafortunadamente existen algunos obstáculos que frenan el desarrollo de viviendas sustentables tales como: capitales y presupuestos desarticulados, incentivos divididos, riesgo e incertidumbre de desenvolvimiento económico, falta de trabajadores con experiencia, falta de coordinación y coherencia en las políticas gubernamentales, falta de inversión en investigación, carencia de un enfoque integral y sistemático y existe una gran dependencia a los combustibles fósiles para la generación de electricidad, entre otros. 2.1.2 Desarrollos Habitacionales Sustentables en México Para ofrecer calidad de vida a los ocupantes de las viviendas, la Conavi en coordinación con las autoridades competentes promoverá que las viviendas cuenten con los espacios habitables, servicios municipales; así como la garantía de seguridad estructural y la adecuación al clima con Criterios de Sustentabilidad. Los objetivos principales por parte del gobierno en cuanto al desarrollo de edificaciones sustentables formulados por Conavi (2007) son: • Asegurar la sustentabilidad ambiental. • Construir la mayor cantidad de viviendas con criterios de sustentabilidad. • Incorporar tecnologías y materiales que contribuyan al uso eficiente de recursos. • Involucrar a todos los agentes que intervienen en el proceso de producción de vivienda. • Aplicar incentivos fiscales, económicos y financieros. 2.1.3 Situación actual El gobierno ha desarrollado grandes complejos habitacionales con dimensiones mínimas por vivienda y sin áreas verdes, esto debido a la necesidad de absorber el costo de infraestructura y servicios municipales. El Código de Edificación de Vivienda tiene como objetivo realizar construcciones seguras, confiables y habitables en contexto urbano, además de homologar los conceptos y criterios técnicos, administrativos y jurídicos de la normatividad. Durante los últimos años se han desarrollado viviendas de interés social con criterios de sustentabilidad, en donde se toman en cuenta la ubicación, el uso eficiente del agua, uso eficiente de la energía, el diseño bioclimático y el tratamiento de residuos sólidos. El gobierno por su parte, ha desarrollado una serie de normas sobre la vivienda sustentable, con las que pretende establecer indicadores que funcionen como líneabase para generar políticas, estándares y regulaciones que se incluirán en la normatividad, así como sistemas de análisis para evaluar y calificar los aspectos técnicos de proyectos sustentables que permitan su certificación. Algunos ejemplos son: • ANTEPROY-NOM-020-ENER. Eficiencia energética en edificaciones, envolvente de edificios para uso habitacional. • NOM-017-ENER/SCFI-2008. Eficiencia energética de lámparas fluorescentes compactas: Norma que permite el control del mercado y fija los límites mínimos de eficacia de las lámparas fluorescentes compactas. (Wolpert, 2008) 2.2 Programa para la Promoción de Calentadores Solares de Agua en México (Procalsol) De manera particular, en México, se han desarrollado calentadores solares de agua, por lo que la Conae, en colaboración con la Agencia de Cooperación Técnica Alemana (GTZ), establece el Programa para la Promoción de Calentadores Solares de Agua (Procalsol). Este programa tiene una repercusión directa en la implementación de calentadores solares de agua dentro del desarrollo urbano “Los Héroes Tecamac II”. El desarrollo del Procalsol, “evidencia la necesidad de contar con esquemas sólidos y bien diseñados de normalización de productos y certificación de fabricantes e instaladores” (Conae, 2007). El programa requiere un constante concurso de los actores involucrados, para la promoción, implementación y actualización de equipos de calentamiento de agua con base en energía solar en todos los sectores. 2.2.1 Calentamiento de agua a bajas temperaturas El calentamiento de agua a temperaturas menores a los 100 [°C] es uno de los usos finales más importantes de la energía para el hombre, tanto en áreas de higiene, limpieza y recreación, como en el sector industrial. Sin embargo, el calentamiento del agua se obtiene en su mayoría mediante la quema de combustibles fósiles. De acuerdo al balance nacional de energía (2005) se estima que la cantidad de energía empleada para calentar fluidos a baja temperatura en el país, es cercana a los 230 [PJ], de los cuáles aproximadamente 150 [PJ] están destinados al uso residencial (cerca del 4% del consumo final del país) (Nuño et al., 2007). Figura 7 El calentamiento de agua mediante energía solar es un proceso muy probado en México y el resto del mundo. México, debido a su ubicación, cuenta con excelentes recursos de energía solar; tiene un promedio de 5 [kWh/m2] al día, lo que significa que en un metro cuadrado con un equipo del 50% de eficiencia se reciben al día el equivalente a la energía contenida en un metro cúbico de gas natural, ó la equivalente a 1.3 [lts] de gas LP (Conae, 2007). Si los 230 [PJ] estimados anteriormente se suministraran por completo mediante energía solar, se tendría aproximadamente un área instalada de 70 millones de metros cuadrados, lo que representaría un ahorro de 5 millones de toneladas de gas LP y 640,200 metros cúbicos de natural, equivalentes a más de 49 mil millones de pesos en recursos ahorrados y una disminución de cerca de 4 millones de toneladas de emisiones de CO2. (Ídem, 2007). En México existen desde hace más de 50 años fabricantes e instaladores de calentadores solares planos, además de un gran número de importadores provenientes de Europa, Israel y China. Los equipos solares en la actualidad han amortizado sus costos, lo que ha provocado su mayor utilización, especialmente debido al incremento de los precios en combustibles fósiles. Figura 8 Es por esto que en ciertos proyectos del Infonavit con diversos desarrolladores, como es el caso de Grupo Sadasi en el desarrollo urbano “Los Héroes Tecamac II”, se ofrece la posibilidad de adquirir calentadores solares de agua con la ventaja de obtener un crédito mayor en la compra de una vivienda que cuente con este tipo de equipos. De acuerdo a una estimación realizada por la Conae (2007), con base en los consumos energéticos actuales y sus instalaciones, la tasa de reposición de los equipos, el crecimiento de la economía y el parque de casas habitación, ubica un potencial de mercado de más de dos millones de metros cuadrados al año en superficie de colectores. Si contemplamos exclusivamente el uso de calentadores solares a nivel residencial, se observa que en la actualidad se encuentran instalados 920,000 [m2] y en construcción un total de 684,000 [m2], lo que arroja un subtotal de 1,604,000 [m2] de instalación. 2.2.2 Descripción del programa (Conae, 2007) 2.2.2.1 Alcance Procalsol contempla los siguientes elementos en su alcance: • Se evalúa el estado actual y potencial de los segmentos del mercado que se someterán a la implementación del programa, así como los principales actores involucrados; además de evaluar los instrumentos financieros existentes para definir las barreras presentes en cada mercado y establecer los principales componentes. • Se establecen las metas a mediano y largo plazo, mediante la creación de líneas de acción que determinen los mecanismos de promoción en cada sector, así como la coordinación y participación de cada uno de los actores involucrados. (Conae, 2007) 2.2.2.2 Objetivos -Impulsar el aprovechamiento de la energía solar para el calentamiento de agua en los sectores comercial, industrial, residencial. -Garantizar que el crecimiento del mercado en calentamiento solar se desarrolle con una calidad adecuada en productos y servicios asociados. -Favorecer el desarrollo de la industria nacional sobre equipos de calentamiento solar. -Disminuir los impactos ambientales debido a la quema de combustibles fósiles. -Impulsar la investigación y el desarrollo tecnológico (Ídem, 2007) 2.2.2.3 Metas El programa pretende que para el 2012 se tenga una instalación de 1,800,000 [m2] de superficie de colectores solares en México, en donde el 81% provendrá de construcciones nuevas y 19% de construcciones existentes. El 72% se instalará en casas, de las cuales el 58% será en viviendas nuevas y el 14% en viviendas ya habitadas. En la figura 9 se muestra esta información en forma tabular. Figura 9 Fuente: Conae, 2007 Es importante destacar que el sector residencial es el que mayor porcentaje representa constituyendo un 14.34% de la meta deseada en construcciones existentes y un destacable 58.16% para construcciones nuevas. Esta es una de las razones por las cuáles este trabajo de investigación resulta sumamente importante, ya que estima el funcionamiento del calentamiento de agua mediante energía solar a nivel residencial para un caso específico, con el propósito de evaluar su operación y su aceptación de acuerdo al ahorro que el uso de esos sistemas representa. 2.2.2.4 Líneas de Acción y Acciones Específicas del Programa El programa seguirá la aplicación de 5 conjuntos de instrumentos: regulación, incentivos económicos a usuarios, fortalecimiento de la oferta, información y gestión. Cada uno con acciones específicas de acuerdo a las barreras presentes. 2.2.2.5 Regulació n Se pretende promover y facilitar el desarrollo de normas e instrumentos regulatorios para sistemas e instalaciones, con el fin de controlar la implementación de equipos. Del mismo modo, se realizará un programa de capacitación y certificación de técnicos relacionados con el diseño, instalación, operación y mantenimiento de sistemas de calentamiento mediante energía solar. Se apoyará la utilización de las normas ambientales para el calentamiento solar. 2.2.2.6 Incentivos económicos a usuarios Se impulsarán medidas de carácter económico que influyan positivamente en la rentabilidad de inversiones individuales, con el fin de expandir la demanda mediante subsidios o incentivos fiscales para reducir las barreras de acceso al capital y fomentar lapenetración de estas tecnologías en los distintos mercados. Para lograr lo anterior trabajarán en colaboración la Secretaría de Energía (Sener), la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (Conuee) y la Secretaría de Hacienda y Crédito Público (SHCP), y se aplicará un financiamiento hipotecario a la compra de sistemas de calentamiento solar de agua en vivienda nueva en el caso del sector residencial. Tal es el caso del programa Hipoteca Verde del Infonavit, el cual se describe en el capítulo correspondiente. Dicho programa es el que promueve la implementación de tecnologías verdes en nuevas residencias mediante créditos. La Conuee buscará aliados nacionales e internacionales para el diseño, recaudación de recursos e implementación de un fondo especial de fomento. Su objetivo será otorgar préstamos a fondo perdido o con tasas de interés preferencial, además creará programas piloto para la demostración del uso de estos sistemas en los diversos sectores. 2.2.2.7 Fortalecimiento de la oferta Se orientará a mejorar las condiciones de operación y financiamiento de las empresas que radican en México, para lo que se certificará a empresas de diseño, instalación, operación y mantenimiento de equipos de calentamiento de agua con energía solar y se apoyará a pequeñas y medianas empresas dedicadas a esto. Conuee establecerá un sello de calidad de equipos para verificar el funcionamiento y fortalecer la confianza de los usuarios. 2.2.2.8 Información Se diseñará e instrumentará un proceso de difusión entre actores particulares y al público en general, sobre las ventajas, características, marcas, productos y empresas relacionadas con información referente al calentamiento solar de agua en México, a fin de orientar a usuarios potenciales de la tecnología. Para esto se realizarán acciones enfocadas a usuarios y se creará una página de internet con la información referente. (Actualmente la página se encuentra en funcionamiento en www.procalsol.gob.mx). 2.2.3 Requisitos de instalacion es de sistemas solares p ara calentamiento de agua que utilizan la radiación solar y gas LP o natural. Los requisitos mínimos que deben cumplir los sistemas solares ocupados para calentamiento de agua mediante el modo que sea, deben ser: http://www.procalsol.gob.mx/ • El sistema solar debe indicar su capacidad mediante el número de personas que puede abastecer y la capacidad nominal en litros de agua. • La orientación de los sitemas deber ser hacia el sur con una desviación máxima de 45° al este u oeste, mientras que la superficie de captación debe tener un ángulo igual a la altitud del lugar +/- 10°. • El sistema hidráulico debe contener un diagrama de instalación y contar con un jarro de aire o una válvula eliminadora de aire, una válvula check a la entrada y una de corte tanto a la entrada como a la salida, así como una válvula en la parte inferior tipo esfera de mínimo 13 [mm] de diámetro. • El anclaje a la azotea debe diseñarse para soportar ráfagas de viento de acuerdo, si se cuenta con ellos, a los reglamentos de construcción de la localidad, si no, se debe considerar el récord máximo reportado en la localidad, no siendo menor a 100 [km/hr]. • Si el sistema tiene riesgo de daños por congelamiento de agua, se debe contar con protección anticongelante. Se recomienda el uso de válvulas anticongelantes. • Se debe incluir en el sistema un manual de operación, instalación y mantenimiento en donde se incluyan aspectos tales como: especificaciones para el manejo y fijación, el grado de dureza del agua para el que fue diseñado el sistema, leyenda que recomiende al usuario el uso de ablandadadores de agua, esquemas del soporte, indicaciones para la instalación hidráulica y aislamiento, descripción de manteniemiento del sistema, peso del colector y tanque de almacenamiento, área de captación neta y volumen del termotanque, descripción de la tubería y su aislamiento, lo relativo a la adaptación del calentador al uso de gas LP, para su operación con gas natural y una descripción sobre la operación del sistema en serie, abastecimiento 100% solar y 100% con calentador de gas. • El sistema debe tener una garantía, la cual indique las condiciones y términos para su aplicación, así como su vida útil. • Póliza de servicio. • Las tuberías no deben permitir pérdidas de calor mayores al 10% de la capacidad útil captada en invierno. Los materiales exteriores de protección deben tener una vida útil de al menos 5 años. • El sistema debe permitir su interconección en serie con calentadores convencionales de gas. • Se debe contar con un calentador de gas convencional a modo de apoyo. (Conae, 2007). 2.3 Programa Hipoteca Verde del Infonavit El desarrollo urbano “Los Héroes Tecamac II”, promueve y propone a los usuarios el uso de tecnologías ahorradoras en la vivienda, de manera que se integra al programa Hipoteca Verde ofreciendo a sus clientes obtener un crédito mayor con el Infonavit mediante la obtención de tecnologías ecológicas. El objetivo del programa de Hipoteca Verde es promover la disminución en los consumos de agua, electricidad y gas en las viviendas de nuestro país. (Infonavit, 2009) 2.3.1 Características del programa para oferentes de vivienda Hipoteca Verde es un programa del Infonavit que ofrece créditos adicionales a derechohabientes para hacer posible la compra de una casa con tecnologías ahorradoras. Los beneficios que este programa ofrece son: -Obtener un mayor crédito para adquirir una vivienda. -Incrementar el valor patrimonial de la vivienda. -Contribuir a un mejoramiento ambiental. -Ahorrar para el pago del crédito mediante la disminución en el consumo de gas, agua y electricidad. -Obtener equipos que cuentan con garantía de calidad y durabilidad. -Conseguir un crédito “Esta es tu Casa” por parte de la Conavi si se cuenta con un ingreso mínimo de $4,156.27 mensuales. (CMIC, 2009) 2.3.2 Registro de la vivienda y o peración del crédito aplicable al programa de Hipoteca Verde con y sin subsidio El derechohabiente debe cumplir con ciertas condiciones de acuerdo a la Conavi para obtener el crédito de Hipoteca Verde y los subsidios “Esta es tu casa” ofrecidos: 1. Tener una relación laboral vigente. 2. Contar con 116 puntos en la precalificación del Infonavit. 3. No haber tenido crédito Infonavit previamente. 4. El valor de la vivienda no debe exceder los $559,557.60. 5. Este crédito sólo aplica en viviendas nuevas con ecotecnologías. Las tecnologías reconocidas por las distintas instancias (Conagua, Conuee y Fide) en materia de ahorro de energía y agua son: -Lámparas compactas fluorescentes** -Llaves ahorradoras de agua -Regaderas con obturador -Calentador solar de agua** -Aire acondicionado eficiente -Calentador de gas de alta eficiencia -Sanitarios de baño con consumo de agua menor a 5 litros -Aislante térmico en techos -Contenedores de residuos orgánicos e inorgánicos -Servicio de postventa ** Las tecnologías marcadas son la que se evaluarán en este trabajo dentro del desarrollo urbano “Los Héroes Tecamac II”. Debido a que nos enfocaremos en el ahorro energético que representan estos dos dispositivos específicamente. El uso específico de aire acondicionado y aislante térmico en techos se aplica en casos particulares dependiendo del clima en que se realice la construcción de las viviendas, específicamente en climas cálidos, áridos, que presentan variaciones de temperatura muy elevadas y en donde no se puede prescindir del uso de estas tecnologías. (Infonavit, 2009) El Infonavit considera las viviendas como Hipoteca Verde cuando se cuenta con al menos tres de las ecotecnologías anteriormente mencionadas. Las viviendas que entran dentro de esta categoríaen el desarrollo urbano “Los Heroes Tecamac II” tienen lámparas compactas fluorescentes, calentadores solares de agua y llaves ahorradoras de agua. 2.3.3 Especificaciones técnicas para que las ecotecnologías se integren al programa hipotecas verdes Existen algunas especificaciones técnicas que deben cumplir los desarrolladores de las viviendas con tecnologías ahorradoras. Estas especificaciones están basadas en las normas oficiales desarrolladas por el Comité Consultivo Nacional de Normalización de Seguridad al Usuario, Información Comercial y Prácticas al Comercio (CCNNSUICPC) y el Comité Consultivo Nacional de Normalización para la Preservación y Uso Racional de los Recursos Energéticos (CCNNPURRE) con la colaboración de muchas otras instituciones públicas y privadas. 2.3.3.1 Aislante térmico Los techos y muros (este u oeste) deben contar con una resistencia térmica de mínimo 1.5 [°Cm2/W] y 1.2 [°Cm2/W], respectivamente; por lo que los materiales recomendados, con distintos espesores, son: - Ventanas térmicas de doble cristal oscilobalente de una hoja de 0.6 [m] a 1.57 [m] de ancho y largo con variaciones. - Placa de fibra mineral de roca. - Placa de poliestireno expandido. - Placa de poliestireno extruido. - Poliuretano por aspersión. (Infonavit, 2009) 2.3.3.2 Lámparas ahorradoras Las lámparas ahorradoras deben contar con el sello Fide, esto de acuerdo con la norma NOM-017-ENER/SCFI-2008 que solicita límites mínimos de eficacia en lámparas fluorescentes compactas con potencias de hasta 28 [W]. En las viviendas deben colocarse lámparas fluorescentes compactas de cátodo caliente por precalentamiento, interruptor automático y sistema modular. Los balastros deben manejar tensiones de 120, 127 y 220 [V] de CA y 60 [Hz]. http://www.conae.gob.mx/work/sites/CONAE/resources/LocalContent/4523/5/NOM017ENERSCFI2008.pdf (Norma Oficial Mexicana NOM-017-ENER/SCFI-2008, Eficiencia energética y requisitos de seguridad de lámparas fluorescentes compactas autobalastradas. Límites y métodos de prueba). (Infonavit, 2009) 2.3.3.3 Colectores solares El colector solar, debe tener una placa absorbente (tubos y aletas de cobre específicamente), un gabinete de aluminio o acero inoxidable, cubierta transparente de vidrio de 4 [mm] o vidrio templado de 3.2 [mm] y aislante térmico posterior fibra de vidrio o poliuretano (no poliestireno ni unicel). El material del tanque (termotanque) puede ser de acero al carbón con ánodo de sacrificio, acero con recubrimiento porcelanizado, acero galvanizado con ánodo de sacrificio, acero al carbón con recubrimiento epóxico o acero inoxidable. El aislante térmico usado deber ser de poliuretano o fibra de vidrio y debe contar con un mínimo de 5 [cm] de espesor. La lámina exterior del colector debe ser galvanizada pintada con anticorrosivo y de aluminio o acero inoxidable para zonas con ambiente salino. La presión de operación debe ser; para abastecimiento de agua fría mediante un tinaco a máximo 101 [kPa] (3 m de altura) y para abastecimiento de agua fría por equipo hidroneumático de 3500 [kPa]. El colector, además, debe contar con una válvula anticongelante y las tuberías para el agua caliente deber estar aisladas térmicamente con elastómero y protegidas con lámina de aluminio. (Conae, 2007) Las condiciones del programa se refieren también a lo relacionado con el uso eficiente y ahorro de agua, sin embargo no se estudiarán debido a que este documento se especializa únicamente en el área correspondiente al uso de lámparas ahorradoras y colectores solares en el sector residencial 2.4 Programa residencial del Fideicom iso para el Ahorro de Energía Eléctrica (Fide) Dentro de los programas promovidos por el fideicomiso para el ahorro de energía eléctrica se encuentra el Programa Residencial. Dentro de este programa se contempla el impulso para edificar viviendas nuevas eficientes. El Fide (2009) define a las viviendas nuevas eficientes como aquéllas que aprovechan de buena manera los recursos energéticos disminuyendo el consumo, pero que a la vez mantienen un ambiente confortable en su interior y representan un beneficio económico para las familias que la habitan. De acuerdo a lo anterior se firmó un convenio entre Fide, Infonavit e INE para que las empresas constructoras erijan casas que incluyen sistemas ahorradores de energía y fomenten así la edificación de viviendas eficientes. Las medidas que se promueven son las siguientes: 1.- Aplicación de aislamiento térmico en techos (en zonas climáticas cálidas). 2.-Instalación de iluminación con lámparas fluorescentes compactas. 3.- Instalación de aire acondicionado de alta eficiencia (en zonas climáticas cálidas, áridas o que presentan variaciones altas de temperatura en algunas temporadas del año). 4.- Instalación de ventanas térmicas de doble cristal (en zonas cálidas ó áridas). Todos los equipos y materiales que se utilizarán o instalarán para estas medidas deberán estar certificados con sello Fide para garantizar su calidad. (Fide, 2009). En las medidas para el fomento de ahorro de energía eléctrica en la vivienda se tienen dos relacionadas con la ganancia térmica y una relacionada con el confort térmico, las cuáles son aplicables para casas ubicadas en regiones con clima cálido. El desarrollo urbano estudiado en este trabajo de investigación, se encuentra en el municipio Tecamac de Felipe Villanueva, Estado de Méxixo. Según el mapa de regiones ecológicas de la República Mexicana, dicho municipio está situado en la zona ecológica de las “Sierras Templadas”. Esta zona ecológica se caracteriza por tener un clima templado con lluvias en verano, es decir a lo largo del año se tiene un clima templado confortable (Conafovi, 2006, p.84), razón por la que en las viviendas analizadas no se cuenta con instalación de aire acondicionado de alta eficiencia ni instalación de ventanas térmicas de doble cristal. 2.4.1 Operación del Programa El programa residencial por parte del Fide para el ahorro de energía eléctrica en la vivienda opera de la siguiente manera: Se lleva a cabo con la participación de seis instancias. El Fide, el Infonavit y la CFE por parte de instituciones públicas y los desarrolladores, proveedores de materiales y usuarios por parte del sector privado. Primero el Fide realiza el trabajo de promoción y concertación de los equipos y materiales requeridos para el ahorro de energía eléctrica. El Fide, el Infonavit y los desarrolladores de las viviendas, seleccionan a los proveedores de equipos y materiales participantes mediante un proceso de certificación con sello Fide y autorizan los precios de los productos. Una vez que se cuenta con una lista de proveedores autorizados, los desarrolladores realizan la solicitud de equipos y materiales que requieran para la edificación de viviendas eficientes y los proveedores certificados los entregan. Posteriormente los desarrolladores junto con los proveedores instalan los equipos y materiales para cumplir con las medidas de ahorro de energía eléctrica. Después de que se han perpetrado las instalaciones, los proveedores envían una factura para el trámite de pago que debe ser aprobada por el desarrollador para proceder a entregarse al Fide, instancia que autoriza la factura y realiza el pago a los proveedores. (Fide, 2009) Una vez que las viviendas se ponen a la venta y son promovidas por el desarrollador, el usuario tiene la posibilidad de adquirirlas y llenar una solicitud de financiamiento de acuerdo a las medidas de ahorro energético que recibió, esta opción es parte del programa Hipoteca Verde del Infonavit que se describe en el subcapítulo anterior. El Fide recibe los documentos por parte del desarrollador y registra con CFE en el Sicom(Sistema Comercial de facturación de la CFE) el programa de financiamiento para que el usuario pague el crédito dentro de su factura eléctrica bimestral. (Ídem, 2009) De esta manera actores del sector público y privado promueven que los desarrolladores edifiquen viviendas eficientes y los usuarios las adquieran. 2.4.2 Programa de Lámparas Ahorradoras Fide en conjunto con CFE han desarrollado programas para sustituir focos convencionales por lámparas ahorradoras desde 1990. Como ya se mencionó el desarrollo “Los Héroes Tecamac II” promueve el ahorro energético y por tanto ha implementado el uso de lámparas ahorradoras en la mayoría de las viviendas que lo conforman. Los focos convencionales cuentan con eficiencias de un 5%, debido a que la mayor parte de la energía se convierte en calor y se pierde, además de contar con un tiempo de vida promedio de 1,000 horas. Por su parte, las lámparas ahorradoras, tan solo pierden el 5% de su energía en forma de calor, mientras que el otro 95% de la energía se radia y se percibe en forma de iluminación, además de contar con un tiempo de vida promedio de 6 a 10 mil horas. Es por esto que en los proyectos que se han desarrollado con propuestas de ahorro, se recomienda el uso de lámparas ahorradoras, las cuáles representan una disminución significativa en el consumo eléctrico como se muestra en la siguiente tabla: Tabla 1 Imagen: Fide El uso de lámparas ahorradoras en desarrollos como “Los Héroes Tecamac II”, es importante, debido a que se disminuyen de manera sustancial las emisiones contaminantes provocadas por la generación de electricidad mediante combustibles de origen fósil, así como el consumo de energía, cumpliendo así con los compromisos del gobierno en cuanto a la disminución de los efectos del cambio climático y ayudando a los usuarios a disminuir su facturación por concepto de consumo eléctrico. Por otro lado la utilización masiva de estos dispositivos que están fabricados con materiales dañinos para el medio ambiente han provocado una problemática en relación a los deshechos que generan al final de su vida útil, sin embargo este aspecto no se aborda en este trabajo de investigación. Sería prudente estudiar nuevas alternativas que propongan una solución a este problema. El Fide ha desarrollado un método de certificación, para que las lámparas ahorradoras que se promuevan y se instalen mediante programas gubernamentales cuenten con calidad y durabilidad. Las lámparas que cumplan con las especificaciones solicitadas por la norma NOM-017-ENER/SCFI-2008, obtendrán la certificación y un sello que permita identificarlas como lámparas certificadas. El Infonavit obliga a los desarrolladores de vivienda que ofrecen residencias con lámparas ahorradoras de energía, a entregar productos que estén certificados con el sello del Fide, para de esta manera avalar que estas lámparas ahorradoras cumplirán con un estándar de calidad y estarán garantizadas por un periodo establecido. 3. Estudio de caso 3.1 Antecedentes 3.1.1 Desarrollo urbano “Los Héroes Tecamac II” El conjunto urbano “Los Héroes Tecamac II” se encuentra ubicado sobre la carretera Lechería Texcoco en el km 44.3 en el municipio del Estado de México, Tecamac de Felipe Villanueva y cuenta con 24,071 viviendas construidas, de las cuáles 22,660 han sido entregadas y 16,311 se encuentran actualmente habitadas. El desarrollo urbano se divide en ocho secciones que van desde Bosques I a Bosques VII, y una más denominada Jardines. Figura 10 El informe Ubicación de Calentadores Solares “Heliocol” (Anexo 1) indica la ubicación exacta de 535 viviendas dentro del conjunto urbano que cuentan con calentadores solares de agua de la marca “Heliocol”, obtenidos por los usuarios mediante el programa Hipoteca Verde. De acuerdo a información proporcionada por los arquitectos y desarrolladores a cargo del proyecto sabemos que todas las viviendas del desarrollo, exceptuando la sección Bosques I, fueron entregadas a los habitantes con focos ahorradores de energía. 3.1.2 Tipos de viviendas con equipos ahorradores de energía En el desarrollo urbano “Los Héroes Tecamac II” grupo Sadasi se ha encargado de desarrollar 5 tipos de casas principalmente. Las primeras viviendas desarrolladas se encuentran en la sección de Jardines, de las cuales prácticamente ninguna cuenta con tecnologías ahorradoras, sin embargo la mayor parte de las demás viviendas (Sección Bosques I-VII) cuentan con lámparas ahorradoras y algunas de ellas con colectores solares. A continuación se muestra una lista con los tipos de viviendas disponibles: 1.- Departamentos ($291,490.00 Planta alta y $217,500.00 Planta baja) DEPARTAMENTOS DE 2 RECÁMARAS: Sala-Comedor Cocina y Baño (s) Patio de Servicio Estacionamiento al frente Espacios para closet Vivienda sextuplex en condominio vertical, distribuida en sala comedor, dos recámaras con área adicional para closet, baño, cocina, patio de servicio, cubo de escalera (de uso común) y un cajón fijo de estacionamiento por departamento. PLANTA BAJA (Planta Baja 55.86 m2) El Departamento ubicado en Planta Baja tiene una superficie de 55.86 m2, el de Planta Intermedia 55.86 m2 y el de Planta Alta 50.9 m2 2.- Vivienda progresiva ($264,190.00) CASA DE 1 RECÁMARA: Sala- Comedor Cocina y Baño Patio de Servicio Estacionamiento a la Puerta Posibilidad de Crecimiento Espacio para closet PROYECTO ARQUITECTÓNICO (35.04 m2) Vivienda en condominio horizontal, distribuida en una planta con los epacios necesarios y opción de crecimiento exclusivamente vertical al primer nivel por cuenta del propietario. PLANTA BAJA (35.04 m2) Sala, comedor-cocineta baño (se transforma en 1/2 baño para el crecimiento vertical), pasillo de circulación, una recámara con área adicional para closet, patio de servicio, cajón fijo para estacionamiento. 3.- Tradicional con balcón ($370,590.00) CASAS DE 2 Y 4 RECÁMARAS Sala-Comedor Cocina y Baño (s) Patio de Servicio Estacionamiento a la puerta Posibilidad de Crecimiento (en 2 recs.) Espacios para closet PROYECTO ARQUITECTÓNICO (65.21 m2) Vivienda cuadruplex en condominio horizontal, distribuida en planta baja y alta con los espacios necesarios y opción de crecimiento exclusivamente vertical en 2do. nivel por cuenta del propietario (casa de 2 recámaras). PLANTA BAJA (30.21 m2) Sala - comedor, cocina, instalaciones para medio baño, pasillo de circulación, cubo de escalera, patio de servicio y cajón fijo de estacionamiento. 1er. NIVEL (35.00 m2) Dos recámaras con Área adicional para closet (recámara 1 con balcón), baño, cubo de escalera y pasillo de circulación. 2ndo. NIVEL (33.71 m2) CRECIMIENTO MAXIMO PROYECTADO Dos recámaras con Área adicional para closet, baño, pasillo de circulación y cubo de escalera. 4.- Tradicional II ($370,590.00) CASAS DE 2 Y 4 RECÁMARAS Sala-Comedor Cocina y Baño (s) Patio de Servicio Estacionamiento al frente Posibilidad de Crecimiento (en 2 recs.) Espacios para closet PROYECTO ARQUITECTÓNICO (62.85 m2) Vivienda cuadruplex en condominio horizontal, distribuida en planta baja y alta con los espacios necesarios y opción de crecimiento exclusivamente vertical en 2ndo. nivel por cuenta del propietario (casa de 2 recámaras). PLANTA BAJA (30.21 m2) Sala comedor, cocina, instalaciones para medio baño, pasillo de circulación, cubo de escalera, patio de servicio y cajón fijo para estacionamiento. 1er. NIVEL (32.64 m2) Dos recámaras con Área adicional para closet, cubo de escalera y pasillo de circulación. 2er. NIVEL (33.71 m2) CRECIMIENTO MÁXIMO PROYECTADO Dos recámaras con área adicional para closet, baño, pasillo de circulación y cubo de escalera. 5.- Modificada plus ($349,490.00) CASAS DE 2 Y 4 RECÁMARASSala-comedor Cocina y baño(s) Patio de servicio Estacionamiento al frente Posibilidad de Crecimiento (en 2 recámaras) Espacios para closet. PROYECTO ARQUITECTÓNICO (65.20 m2) Vivienda cuadruplex en condominio horizontal, distribuida en planta baja y alta con los espacios necesarios y opción de crecimiento exclusivamente vertical en 2do. nivel por cuenta del propietario. (Casa de 2 recámaras) Sala-comedor, cocina, instalaciones para medio baño, pasillo de circulación, cubo de escalera, patio de servicio y cajón fijo de estacionamiento. 3.1.3 Especificaciones técnicas de lo s dispositivos ahorrador es de energía implementados en el desarrollo 3.1.3.1 Lámparas ahorradoras Las lámparas ahorradoras usadas en el desarrollo urbano “Los héroes Tecamac II” cuentan con las siguientes especificaciones técnicas: • Producto: Lámparas fluorescentes compactas sin envolvente. • Empresa: Philips Mexicana. • Marca: Philips. • Modelo: LV-E SABER 20W WW Cálida. • Potencia nominal: 20 Watts. • Tensión nominal: 127 Volts. • Flujo luminoso: 1100 lúmenes. • Potencia de línea: 20 Watts. • Eficacia mínima: 58 lm/W. • Vida útil mínima: 8,000 horas. Estas lámparas tienen una vida nominal mucho mayor a las lámparas incandescentes y ocupan una menor cantidad de energía eléctrica para producir la misma iluminación, lo que trae como consecuencia un importante ahorro en la factura eléctrica. Figura 11 Fuente: Fide 3.1.3.2 Colectores Solares Los colectores solares que se encuentran instalados en el desarrollo urbano “Los héroes Tecamac II” poseen un sistema compuesto por un panel solar y un termotanque que en conjunto entregan agua caliente mediante la captación de energía solar (Carpeta Técnica, Infonavit, 2009). El modelo del colector utilizado es el CR-100, fabricado por la empresa israelí Chromagen y distribuidos en México por la empresa Heliocol. Este modelo ha sido certificado oficialmente para poder ser considerado en el programa Hipoteca Verde del Infonavit, mediante el cumplimiento de la norma NMX-ES-001- NORMEX-2005 (Energía Solar, Rendimiento Térmico y Funcionalidad de Colectores Solares para Calentamiento de Agua. Métodos de Prueba y Etiquetado). El colector solar cuenta con dos partes principales, el panel de captación y el termotanque que almacena el agua, las cuales se describen a continuación. El panel solar se compone de los siguientes elementos: a) Superficie de absorción Está fabricada con aletas de acero soldadas ultrasónicamente a conductos de cobre. b) Conexión de tubería Se tienen cuatro conexiones hembra de bronce de ¾ de pulgada. c) Red de conductos Conductos de cobre de 5/8 de pulgada soldados a dos conductos principales. d) Hoja de aluminio Adherida al aislamiento actúa como barrera contra pérdidas de calor por el dorso del panel. e) Vidrio solar Un panel único de 3.2 [mm] de espesor diseñado para disminuir la reflectividad y templado para aumentar su durabilidad. f) Aislamiento Se tiene una moldura de 30 [mm] de espesor por debajo y alrededor de la superficie de absorción y con un recubrimiento de lana mineral de 30mm de espesor para protección y aislamiento adicional. g) Caja Moldeada en acero inoxidable con cubierta de poliéster horneado. h) Sellado Sellado con esponja de caucho etileno propileno dieno que absorbe la expansión del vidrio. i) Dorso fabricado en lámina de polipropileno El panel tiene 190 [cm] de largo, 109 [cm] de ancho y 9 [cm] de espesor y el proveedor indica una superficie total de captación de 2.10 [m2]. El peso del panel es de 39 [kg]. (Memoria Básica de Diseño Anexo I, 2009) El termotanque con que cuentan los equipos tiene una capacidad de almacenamiento de 150 litros y posee las características que se presentan a continuación: a) Superficie interna enlozada en esmalte horneado a altas temperaturas con 200 micras de espesor. b) Superficie externa terminada con una cubierta de epoxy poliéster horneado. c) Aislamiento de poliuretano vertido con 40 [mm] de espesor. d) Elemento calefactor de inmersión de 2300 watts. (Ídem, 2009) Estos son los dos elementos principales con los que el colector solar lleva a cabo su funcionamiento. El panel y el termotanque se colocan sobre una estructura de acero para realizar la instalación necesaria de manera que operen en conjunto. Figura 12 3.2 Metodología 3.2.1 Recaudación de información de los usuarios 3.2.1.1 Diseño del cuestionario La forma general utilizada para diseñar y redactar un cuestionario incluye los siguientes pasos: 1.-Elección de los temas más relevantes que dirigirán el contenido del cuestionario. 2.-Tipo de método de respuesta que se solicitará a los entrevistados. 3.-Formulación de las preguntas. 4.-Realización de pruebas piloto y revisiones finales. (Berenson, 1988) 1.- Elección de los temas principales Tras analizar la información que resulta esencial para llevar a cabo nuestro trabajo, se eligieron los siguientes temas principales para la conformación del cuestionario: a) Costo del consumo de bienes energéticos. b) Hábitos de consumo. c) Satisfacción obtenida debido a sistemas ahorradores de energía adquiridos. Todos los anteriores orientados a obtener información mediante las respuestas de los usuarios directos, es decir los habitantes de las viviendas que se elijan para aplicar un cuestionario. Una vez elegidos los temas principales es posible iniciar con la formulación de preguntas respecto a cada tema. Es probable que en poco tiempo se obtengan una gran variedad de preguntas relacionadas con los temas principales, sin embargo hay que tomar en cuenta que existe una relación inversa entre la longitud de un cuestionario y la cantidad de cuestionarios respondidos. Es por eso que hay que determinar la importancia de cada respuesta y realizar un esfuerzo por que el cuestionario sea lo más breve posible. (Berenson, 1988) 2.- Elección del método de aplicación del cuestionario. Existen esencialmente tres formas mediante las cuales un trabajo de encuesta puede ser realizado: entrevista personal, entrevista telefónica y envío de un cuestionario por correo. La entrevista personal así como la telefónica, arrojan niveles más altos de respuesta que el envío de un cuestionario por correo. (Ídem, 1988) Tomando en cuenta el aspecto anteriormente mencionado y considerando los factores de tiempo y disponibilidad se eligió como método de respuesta la entrevista personal. Esto significa que los encuestadores deben presentarse personalmente en las casas que sean elegidas para la muestra y entrevistar directamente a los usuarios. 3.- Formulación de las preguntas Debido a la relación inversa que existe entre la longitud de un cuestionario y la razón de respuesta que se obtiene, es muy importante que cada pregunta se presente claramente, en la menor cantidad de palabras posible y que todas las preguntas incluidas en el cuestionario sean indispensables. Es también muy importante que las preguntas estén libres de ambigüedades que puedan confundir al entrevistado. (Berenson, 1988) 4.- Realización de pruebas piloto y revisión final La realización de pruebas piloto en grupos pequeños resulta una fase de suma importancia para llevar a cabo una encuesta. Con dichas pruebas se obtiene una estimación del tiempo que tomará realizar una entrevista y también se reciben comentarios de los encuestados respecto al cuestionario y sobre algunos aspectos que consideren se puedan mejorar. (Ídem, 1988) En el caso del cuestionario diseñado para propósitos de este proyecto, la prueba piloto se realizó con la participación de diez personas seleccionadas aleatoriamente dentro de las instalaciones dela UNAM en Ciudad Universitaria. A estas 10 personas se les solicitó que respondieran el cuestionario bajo el escenario hipotético de que en sus respectivas viviendas contaran con un calentador de agua solar y utilizaran lámparas ahorradoras de energía. Este ejercicio nos llevó a determinar que la duración de la entrevista oscila entre 4 y 6 minutos y se lograron detectar ciertas ambigüedades, así como algunas preguntas que generaban confusión en el entrevistado sobre la información que se le estaba solicitando. Al realizarse las correcciones pertinentes se obtuvieron como resultado final 2 cuestionarios ligeramente distintos que difieren simplemente en las preguntas que se realizan respecto a los sistemas ahorradores de energía. Esto fue necesario debido que la encuesta se aplicó en viviendas con dispositivos ahorradores de energía y en viviendas que no adquirieron estos sistemas. Esto con el propósito de obtener información suficiente para realizar una comparación directa entre ambos tipos de casas. 3.2.1.2 Elección de una muestra representativa El muestreo estadístico se ha convertido en la herramienta preferida en la mayoría de las situaciones de encuesta, debido a que en gran parte de los trabajos de levantamiento, un censo resulta costoso y requiere mucho tiempo. (Berenson, 1988) En la siguiente sección describiremos cuáles fueron los razonamientos y el método utilizado para elegir una muestra representativa de casas en las que se aplicarán los cuestionarios. 3.2.1.2.1 Población Debido a la magnitud del desarrollo urbano en el que se realiza el estudio es necesario delimitar la población. Para el propósito de la encuesta la población objetivo son aquéllas casas que poseen sistemas ahorradores de energía. Como se expone en la sección 3.1.1.1, existen 5 diferentes tipos de vivienda en el desarrollo urbano “Los Héroes Tecamac II”. Durante la visita de reconocimiento que se realizó en el desarrollo, los arquitectos a cargo nos explicaron que existe una variación en el nivel socioeconómico y en la cantidad de habitantes promedio por vivienda dependiendo del modelo de casa que se contemple. Elegimos como población, sobre la que se elegirá la muestra representativa para aplicar la encuesta, las viviendas de tipo Tradicional con balcón, Tradicional II y Modificada plus por los siguientes motivos: Para nosotros resulta importante que los hábitos de consumo energético muestren una tendencia que podamos identificar para poder obtener conclusiones certeras de la información requerida. Los tres modelos de vivienda presentan tamaños de construcción y precios de lista similares, por lo que inferimos que el promedio de habitantes por vivienda es cercano en los tres casos y poseen un nivel socioeconómico similar. Para efectos prácticos los modelos Tradicional con balcón, Tradicional II y Modificada plus, se clasificarán bajo una misma categoría que llamaremos “Tradicional”. Según el informe Ubicación de Calentadores Solares “Heliocol” (Anexo 1) existen 154 viviendas de tipo Tradicional con sistema de calentamiento solar colocado. Mediante técnicas de muestreo se determina una muestra representativa. A su vez se realizan encuestas en la misma cantidad de casas sin sistemas ahorradores de energía para poder establecer un caso base y hacer una comparación directa. 3.2.1.2.2 Establecimiento del tamaño de la muestra Para elegir el tamaño de una muestra se debe efectuar un análisis sobre las preguntas que se pretenden realizar en la encuesta, para identificar cuáles son las preguntas clave dentro del cuestionario y clasificarlas. Dentro del cuestionario diseñado para el levantamiento de la encuesta existen preguntas que se pueden clasificar como cualitativas o cuantitativas, las cuales a su vez se dividen en discretas y continuas. Las preguntas cualitativas que incluye nuestro cuestionario son principalmente aquellas orientadas a conocer la opinión de los usuarios respecto a los sistemas ahorradores de energía con que cuentan sus casas. Por otro lado las preguntas cuantitativas buscan obtener información sobre los diferentes consumos energéticos de la vivienda, así como los promedios de las facturas eléctricas y el consumo de gas que se han realizado durante los últimos meses. Mediante el análisis de las preguntas llegamos a la conclusión de que las preguntas más importantes para nuestro estudio son: 1.- ¿Cuánto paga mensualmente su familia por consumo de gas? Esta es una pregunta cuantitativa continua y es elemental para nuestro estudio debido a que nos proporcionará la información que deseamos utilizar para estimar la cantidad de gas que se consume en promedio en la vivienda y de esta manera realizar una comparación entre las casas que poseen calentador de agua solar y las que no. 2.- ¿Cuánto paga bimestralmente su familia de factura eléctrica? Aplica lo mismo que en la pregunta anterior pero para consumo eléctrico. 3.- ¿Se encuentra usted satisfecho con los sistemas de ahorro de energía existentes en su vivienda? Esta pregunta, a diferencia de las dos anteriores, es una pregunta cualitativa y la consideramos importante porque nos puede entregar un panorama general de la satisfacción de los usuarios respecto a los sistemas ahorradores de las casas. Una vez identificadas las preguntas clave, sabemos que en el caso de las preguntas 1 y 2 la fórmula que se requiere para obtener la estimación de una muestra se denomina “fórmula para n con datos continuos” (Cochran, 1980, p.109), mientras que para la tercer pregunta la fórmula para el muestreo se aplica para determinar una proporción. Por lo general una muestra debe ser mayor cuando se desea realizar una estimación sobre datos continuos que sobre proporciones, por esto utilizaremos la fórmula de n para datos continuos para estimar el tamaño de la muestra. De esta manera se estima una muestra que probablemente será adecuada para todas las preguntas. Para aplicar la “fórmula para n con datos continuos” es necesario realizar algunas suposiciones respecto a los resultados que pueden arrojar las respuestas obtenidas de las preguntas que definimos como clave. También es importante tener una idea de la precisión que se desea obtener mediante la información obtenida a partir de una muestra. Ésta se puede establecer según Cochran (1980) al definir la cantidad de error tolerable en las estimaciones muestrales. En ocasiones, es difícil saber qué tanto error debería tolerarse de modo que el límite que se escoge es subjetivo. A continuación presentamos la fórmula que se utilizará para la estimación y posteriormente se establecerán y justificarán los valores de las variables que así lo requieran. ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛+ = N n n n 0 0 1 donde 2 0 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Yr tSn −0n Primera aproximación de la muestra −n Tamaño de la muestra estimada −N Tamaño de la población −t Desvío normal correspondiente a la probabilidad de confianza deseada S - Desviación estándar r - Error relativo −Y Estimación de la media de la población Tenemos definido el tamaño de nuestra población: N=154. Para la probabilidad de confianza arbitrariamente elegimos un valor del 95%, el cual nos parece un porcentaje alto, más no exagerado. Para una probabilidad de confianza de esa magnitud el valor correspondiente del desvío normal es t=1.96. Para la predicción aproximada de la media de la población en consumo de gas tomamos como medida los consumos de gas que se registran en dos casas de las que podemos obtenerlos con cierta exactitud. Estas son casas de seis habitantes cada una, y consumen aproximadamente $700 pesos mensualmente. Los arquitectos del desarrollo habitacional nos comentaron que ellos saben que la media de habitantes por
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