Estudio de factibilidad sobre generación de energía eléctrica par

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Universidad de La Salle Universidad de La Salle 
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle 
Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería 
1-1-2014 
Estudio de factibilidad sobre generación de energía eléctrica para Estudio de factibilidad sobre generación de energía eléctrica para 
el proyecto Sierra Beach Resort con fines de certificación LEED el proyecto Sierra Beach Resort con fines de certificación LEED 
Omar Andrés Díaz Molina 
Universidad de La Salle, Bogotá 
Luis Alejandro Bustos González 
Universidad de La Salle, Bogotá 
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Díaz Molina, O. A., & Bustos González, L. A. (2014). Estudio de factibilidad sobre generación de energía 
eléctrica para el proyecto Sierra Beach Resort con fines de certificación LEED. Retrieved from 
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ESTUDIO DE FACTIBILIDAD SOBRE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA PARA EL 
PROYECTO SIERRA BEACH RESORT CON FINES DE CERTIFICACIÓN LEED 
 
 
 
 
 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
 
OMAR ANDRÉS DÍAZ MOLINA 
LUIS ALEJANDRO BUSTOS GONZÁLEZ 
 
 
 
 
Tesis de grado para optar al título de 
Ingenieros Ambientales y Sanitarios 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA 
BOGOTÁ D.C. 
2014 
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD SOBRE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA PARA EL 
PROYECTO SIERRA BEACH RESORT CON FINES DE CERTIFICACIÓN LEED 
 
 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
 
OMAR ANDRÉS DÍAZ MOLINA 
LUIS ALEJANDRO BUSTOS GONZÁLEZ 
 
 
Director 
CARLOS ENRIQUE BARRETO LEÓN 
INGENIERO CIVIL 
 
 
 
Tesis de grado para optar al título de 
Ingenieros Ambientales y Sanitarios 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA 
BOGOTÁ D.C. 
2014 
Nota de aceptación 
 
__________________________ 
 
__________________________ 
 
__________________________ 
 
Director 
 
__________________________ 
 
Jurado 
 
__________________________ 
Jurado 
 
__________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
BOGOTÁ FEBRERO DEL 2014
 
Agradecemos a las personas que creyeron en este proyecto, por ver más allá de los preceptos ingenieriles 
y creer en las posibilidades de innovación. Agradecemos a nuestras familias por brindarnos su apoyo y 
creer en nosotros. Agradecemos a las personas que de alguna forma sirvieron de motivación y ayuda 
para seguir adelante. 
 
Luis Alejandro Bustos González 
Omar Andrés Díaz Molina 
 
5 
 
 TABLA DE CONTENIDO 
1. INTRODUCCIÓN. ..........................................................................................................14 
2. FORMULACIÓN DE OBJETIVOS .................................................................................16 
2.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................................16 
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................16 
3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ...................................................................17 
3.1. DELIMITACIÓN DEL PROYECTO ..............................................................................17 
3.2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN .............................................18 
3.3. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ..............................................................................18 
4. DIAGNÓSTICO ACTUAL DE APROVECHAMIENTO DE RECURSOS, GENERACIÓN 
DE ENERGÍA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE ...................................................................19 
4.1. ANTECEDENTES LEGALES ......................................................................................19 
4.1.1. POLÍTICAS .......................................................................................................................... 19 
4.1.2. LEYES ................................................................................................................................. 19 
4.1.3. DECRETOS ........................................................................................................................ 20 
4.1.4. RESOLUCIONES ................................................................................................................ 20 
4.1.5. NORMAS TÉCNICAS ......................................................................................................... 20 
4.2. MARCO TEÓRICO .....................................................................................................21 
4.2.1. RECURSO PLUVIAL EN COLOMBIA ................................................................................ 21 
4.2.2. SISTEMA DE CAPTACIÓN DE AGUAS LLUVIA ............................................................... 22 
4.2.3. CONCEPTUALIZACIÓN DE ENERGÍA .............................................................................. 27 
4.2.4. GENERACIÓN DISTRIBUIDA DE ENERGÍA ..................................................................... 29 
4.2.5. ANTECEDENTES DE PROYECTOS FNCE EN COLOMBIA ............................................ 29 
4.2.6. ESTADO ENERGÉTICO DE COLOMBIA .......................................................................... 31 
4.2.7. ENERGÍAS ALTERNATIVAS .............................................................................................. 32 
4.2.8. GENERACIÓN DE ENERGÍA POR TURBINAS HIDRÁULICAS ....................................... 32 
4.2.9. SOSTENIBILIDAD EN LA CONSTRUCCIÓN .................................................................... 34 
5. ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO .......................................................................39 
5.1. PROYECTO SIERRA BEACH RESORT .....................................................................39 
5.2. LOCALIZACIÓN .........................................................................................................40 
5.2.1. GENERAL ........................................................................................................................... 40 
5.2.2. ESPECIFICA ....................................................................................................................... 41 
5.3. GEOGRAFÍA ..............................................................................................................42 
5.4. CLIMATOLOGÍA .........................................................................................................43 
5.4.1. PRECIPITACIÓN ................................................................................................................ 44 
5.4.2. BRILLO SOLAR .................................................................................................................. 45 
5.4.3. TEMPERATURA ................................................................................................................. 45 
5.5. SERVICIO ENERGÉTICO ACTUAL ............................................................................46 
5.5.1. DEMANDA ENERGÉTICA DE LA REGIÓN ....................................................................... 49 
5.5.2. TARIFA DELSERVICIO DE ENERGÍA EN LA REGIÓN ................................................... 50 
6. ESTUDIO DE PRE FACTIBILIDAD ...............................................................................51 
6 
 
6.1. OFERTA DEL RECURSO HÍDRICO ...........................................................................51 
6.1.1. PRECIPITACIÓN PROMEDIO MENSUAL ......................................................................... 51 
6.1.2. OFERTA DE AGUA LLUVIA ............................................................................................... 54 
6.2. SELECCIÓN DE LA TURBINA ....................................................................................55 
6.3. ESTUDIO DE POTENCIA ENERGÉTICA ...................................................................58 
6.3.1. DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA ........................................................... 58 
6.3.2. POTENCIAL ENERGÉTICO DEL PROYECTO .................................................................. 61 
7. DISEÑO DEL SISTEMA .................................................................................................63 
7.1. APROVECHAMIENTO DE AGUA LLUVIA ..................................................................63 
7.1.1. SUPERFICIE DE CAPTACIÓN. ......................................................................................... 63 
7.1.2. SISTEMA DE DRENAJE .................................................................................................... 67 
7.1.3. SISTEMA DE CONDUCCIÓN ............................................................................................. 69 
7.1.4. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO .................................................................................... 72 
7.2. GENERACIÓN DE ENERGÍA .....................................................................................79 
7.2.1. PÉRDIDAS DE ENERGÍA ................................................................................................... 80 
7.2.2. DESARROLLO DE LA POTENCIA ELÉCTRICA ............................................................... 85 
8. FACTIBILIDAD DEL SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA ...........88 
8.1. SUMINISTRO DE ENERGÍA GENERADA. .................................................................89 
8.2. APROVECHAMIENTO DE AGUA PARA RIEGO ........................................................90 
8.3. REDUCCIÓN DE EMISIONES CO2.............................................................................90 
9. FACTIBILIDAD ECONÓMICA. ......................................................................................91 
9.1. INGRESOS .................................................................................................................91 
9.2. INVERSIÓN ................................................................................................................91 
9.3. COSTOS FIJOS ..........................................................................................................91 
9.4. INDICADORES FINANCIEROS. .................................................................................92 
9.4.1. FLUJO EFECTIVO NETO ................................................................................................... 92 
9.4.2. VALOR PRESENTE NETO ................................................................................................. 92 
9.5. ANÁLISIS FINANCIERO. ............................................................................................93 
10. PROCESO DE CERTIFICACIÓN LEED ........................................................................94 
10.1. REQUISITOS MÍNIMOS DEL PROGRAMA (RMP’S) ...................................................94 
10.2. APLICABILIDAD POR CRÉDITOS DE LA CERTIFICACIÓN .......................................95 
10.2.1. LOTE SUSTENTABLE ........................................................................................................ 96 
10.2.2. EFICIENCIA DE AGUA ....................................................................................................... 96 
10.2.3. ENERGÍA Y ATMÓSFERA ................................................................................................. 97 
10.3. BENEFICIOS LEED PARA LAS PARTES INTERESADAS .........................................99 
11. METODOLOGÍA PARA EVALUACIÓN DE PROYECTO SEMEJANTES ................... 101 
12. CONCLUSIONES ........................................................................................................ 102 
13. RECOMENDACIONES ................................................................................................ 103 
14. BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................... 104 
 
7 
 
LISTA DE TABLAS 
Tabla 1. Coeficientes de escorrentía de diferentes materiales utilizados en techos. .................24 
Tabla 2. Beneficios de la certificación LEED .............................................................................37 
Tabla 3. Comparación área construida certificada con LEED. ..................................................37 
Tabla 4. Distribución de espacios en el área residencial del edificio .........................................39 
Tabla 5. Distribución de áreas comunes en el edificio. .............................................................40 
Tabla 6. Número de suscriptores Electricaribe - diciembre de 2011 .........................................47 
Tabla 7. Valores de precipitación promedio mensual en litros por metro cuadrado para los 10 
años analizados ........................................................................................................................52 
Tabla 8. Cantidad de agua captada por el edificio ....................................................................54 
Tabla 9. Potencia generada por la turbina en Watts, con respecto a la cabeza neta y al caudal
 .................................................................................................................................................57 
Tabla 10. Parámetros pre-establecidos de diseño de la turbina ................................................57 
Tabla 11. Franja horaria en el edificio .......................................................................................59 
Tabla 12. Coeficiente de escorrentía por tipo de tejado ............................................................64 
Tabla 13. Área de las secciones de captación de la cubierta. ...................................................67 
Tabla 14. Determinación del Caudal aportado por cada sección. .............................................68 
Tabla 15. Carga máxima para bajantes de aguas lluvias (m2) ..................................................68 
Tabla 16. Determinación del diámetro de la bajante para cada sección....................................69 
Tabla 17. Caudales que soportan tuberías de agua lluvia, comerciales. ...................................71 
Tabla 18. Determinación de la tubería de conducción. .............................................................72 
Tabla 18. Numero de descargas ...............................................................................................78 
Tabla 19. Viscosidad cinemática del agua a diferentes temperaturas .......................................80 
Tabla 20. Coeficientes de pérdidas para salidas suaves ..........................................................83 
Tabla 21. Cantidad de energía total generada. .........................................................................88 
Tabla 22. Comparación de gasto en vatios de diferentes tipos de bombillas. ...........................89 
Tabla 23. Costos Fijos ..............................................................................................................92 
Tabla 24. Aplicabilidad por créditos de lote sustentable ............................................................96 
Tabla 25. Aplicabilidadpor créditos de eficiencia de agua ........................................................96 
Tabla 26. Aplicabilidad por créditos de energía y atmósfera .....................................................97 
Tabla 27. Beneficios de la certificación LEED para las partes interesadas. ............................ 100 
 
 
8 
 
LISTA DE ILUSTRACIONES 
Ilustración 1. Sistema convencional de captación de agua lluvia domiciliar. ............................23 
Ilustración 2. Tipos de Canaleta para recolección de agua pluvial. ..........................................25 
Ilustración 3. Tipos de Sumideros o Rejillas de Piso. ..............................................................26 
Ilustración 4. Componentes principales de las turbinas de acción ...........................................33 
Ilustración 5. Turbina de reacción. ...........................................................................................34 
Ilustración 6. Localización Nacional y Departamental de Santa Marta. ....................................41 
Ilustración 7. Localización satelital del proyecto ......................................................................42 
Ilustración 8. Clasificación Climática Magdalena .....................................................................43 
Ilustración 9. Precipitación anual total (mm) del departamento de Magdalena. .......................44 
Ilustración 10. Mapa Promedio Multianual Brillo Solar en Santa Marta. ...................................45 
Ilustración 11. Temperatura Media Anual (°C) departamento del Magdalena. .........................46 
Ilustración 12. Corte vertical del edificio. .................................................................................55 
Ilustración 13. Componentes de una turbina Pelton de eje horizontal, con dos equipos de 
inyección. ..................................................................................................................................56 
Ilustración 14. Área de Captación Edificio Sierra Beach Resort ..............................................65 
Ilustración 15. Vista Lateral Sección 5. ....................................................................................66 
Ilustración 16. Secciones del Área de Captación. ...................................................................66 
Ilustración 17. Rejilla Sección 6. ..............................................................................................67 
Ilustración 18. Tubería de conducción hacia el tanque de almacenamiento (vista superior). ...70 
Ilustración 19. Vista frontal tubería de conducción por secciones y tramos. ............................72 
Ilustración 20. Espacio disponible para el tanque de almacenamiento en edificio Sierra Beach 
Resort (Vista lateral). ................................................................................................................73 
Ilustración 21. Vista lateral de las dimensiones disponibles para el tanque en el edificio. .......74 
Ilustración 22. Vista superior tanque de almacenamiento. .......................................................74 
Ilustración 23. Vista frontal del tanque de almacenamiento. ....................................................75 
Ilustración 24. Flotadores de control ........................................................................................76 
Ilustración 25. Salida suave de un depósito ............................................................................83 
 
9 
 
LISTA DE GRÁFICAS 
Gráfica 1. Fuentes energéticas en el planeta ...........................................................................28 
Gráfica 2. Energías renovables del planeta ..............................................................................28 
Gráfica 3. Comportamiento del consumo sectorial energético en Colombia. ............................31 
Gráfica 4. Causales de reclamación en visitas itinerantes 2010-2011. .....................................48 
Gráfica 5. Número total de reclamaciones por SAP de principales prestadores en 2011 .........49 
Gráfica 6. Reclamos recibidos por cada 1000 suscriptores, Enero 2010 - Julio de 2011 ..........49 
Gráfica 7. Valores totales mensuales de precipitación “Aeropuerto Simón Bolívar” de Santa 
Marta ........................................................................................................................................53 
Gráfica 8. Nomograma para selección de turbinas hidráulicas, a partir del caudal disponible y 
cabeza neta. .............................................................................................................................56 
Gráfica 9. Demanda de potencia en watts por la comunidad por hora en un día pico ..............60 
Gráfica 10. Demanda de potencia en watts por la comunidad en las áreas comunes por hora 
en un día pico. ..........................................................................................................................61 
 
 
10 
 
ÍNDICE DE ANEXOS 
Anexo 1. Tarifas Publicadas en diciembre de 2012 por empresa (en cada mercado) y para 
usuarios del nivel de tensión 1, línea aérea y activos propiedad 100% de la empresa para 
estratos 5 y 6 ($/kWh). ............................................................................................................ 107 
Anexo 2. Valores Totales Mensuales de Precipitación Estación Meteorológica “Aeropuerto 
Simón Bolívar” ........................................................................................................................ 108 
Anexo 3. Cálculo de la demanda energética en el área residencial ........................................ 109 
Anexo 4. Cálculo de la demanda energética en las áreas comunes ....................................... 111 
Anexo 5. Presupuesto para la implementación del sistema. ................................................... 112 
Anexo 6. Flujo Efectivo Neto del Proyecto. ............................................................................. 114 
Anexo 7. Lista de chequeo para certificaciones LEED ........................................................... 115 
Anexo 8. Metodología para desarrollo de proyectos de generación de energía por medio de 
fuentes pluviales y/o fluviales. ................................................................................................. 118 
 
 
11 
 
ACRÓNIMOS 
 
CUV Costo unitario de prestación del servicio 
GEI Gases de Efecto Invernadero 
FNCE Fuentes No Convencionales de Energía 
MADS Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible 
MDL Mecanismos de Desarrollo Sostenible 
PND Plan Nacional de Desarrollo 
ZNI Zonas No Interconectadas 
OPS Organización Panamericana de la Salud 
CEPIS Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente 
CCCS Consejo Colombiano de Cosntrucción Sostenible 
UNATSABAR Unidad de Apoyo Técnico para el Saneamiento Básico del Área Rural 
PPI Precipitación Promedio Mensual 
PCH Pequeña Central Hidroeléctrica 
ZCIT Zona de Convergencia Intertropical 
SUDS Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible 
SAC Sello Ambiental Colombiano 
12 
 
GLOSARIO 
 ALMACENAMIENTO: Depósito destinado a la acumulación, conservación y 
abastecimiento del agua de lluvia con fines domésticos. (OPS, 2003) 
 CAPTACIÓN: Superficie destinada a la recolección del agua de lluvia para un fin 
beneficioso (OPS, 2003) 
 COEFICIENTE DE SIMULTANEIDAD (CS%): Representa la probabilidad de que un 
número de usuarios del servicio respectivo utilicen el mismo equipo en el mismo 
momento; este valor varía entre 0 y 1, y es directamente proporcional al número de 
usuarios, al tipo de actividad y al tiempo de uso. 
 CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE: Mejores prácticas durante todo el ciclo de vida de las 
edificaciones (diseño, construcción y operación), las cuales aportan de forma efectiva a 
minimizar el impacto del sector en el cambio climático. Los proyectos sostenibles tienencomo objetivo común la reducción de su impacto en el ambiente y un mayor bienestar 
de sus ocupantes. (Consejo Colombiano de Construcción Sostenible, 2011) 
 CONTRATACIÓN PÚBLICA SOSTENIBLE: Proceso de gasto e inversión, asociado 
típicamente con las políticas públicas, en el que las partes contratantes tienen en 
cuenta, los tres pilares del desarrollo sostenible cuando adquieren bienes y servicios, o 
encargan obras. (EESC, 2011). 
 DEPÓSITO DE EQUILIBRIO: Elemento de un sistema de saneamiento urbano que 
contiene agua cuando el tiempo es seco, pero que está diseñado para contener más 
cuando llueve (EESC, 2011). 
 ESCORRENTÍA: Agua procedente de la precipitación que cae y fluye sobre la tierra, 
que generalmente llega a ríos, lagos y otros sitios de almacenamiento natural. 
(Climantica, 2009) 
 ENERGÍA RENOVABLE: Energías producidas de forma continua y son inagotables a 
escala humana: solar, eólica, hidráulica, biomasa y geotérmica. Las energías 
renovables son fuentes de abastecimiento energético respetuosas con el medio 
ambiente. (Energía, 2013) 
 ENERGY STAR RATING: Programa de la Agencia de Protección Ambiental de los 
Estados Unidos para promover los productos eléctricos con consumo eficiente de 
electricidad. 
 GREENWASHING: Falsas pretensiones de sostenibilidad, por ejemplo poner un panel 
solar en un proyecto no lo hace sostenible. 
 INTERCEPTOR: Dispositivo dirigido a captar las primeras agua de lluvia 
correspondientes al lavado del área de captación y que pueden contener impurezas de 
diversos orígenes. 
 LÁMINAS IMPERMEABLES: Láminas de muy baja permeabilidad que se emplean 
como barreras hidráulicas. En Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS), 
generalmente utilizadas en la construcción de las estructuras de paso y captación de las 
aguas lluvia. (Geotexan, 2010). 
 PERMEABILIDAD: Grado en que un fluido puede penetrar un medio poroso. (EESC, 
2011). 
13 
 
 RECOLECCIÓN: Conjunto de canaletas situadas en las partes más bajas del área de 
captación con el objeto de recolectar el agua de lluvia y de conducirla hacia el 
interceptor. 
 SISTEMA DE ALCANTARILLADO SOSTENIBLE: Sistema de evacuación de aguas 
que controla la cantidad de escorrentías de un desarrollo urbanístico, mejora la calidad 
de las escorrentías y promueve la conservación de la naturaleza, el paisaje y el valor 
recreativo del lugar y sus alrededores. (EESC, 2011). 
 SISTEMA DE GESTIÓN DE LAS AGUAS SUPERFICIALES: Sistema cuyo objetivo es 
imitar a los sistemas naturales y que emplea soluciones rentables con una repercusión 
medioambiental baja para drenar escorrentías de aguas superficiales sucias mediante 
su recolección, almacenamiento y limpieza con el fin de liberarla de nuevo poco a poco 
en el medio ambiente, por ejemplo en un curso de agua. (EESC, 2011). 
 SUDS: Sigla de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible. Los SUDS son un conjunto 
de estructuras y operaciones que reducen la escorrentía proveniente de las aguas 
lluvias con potencial de aprovechamiento, que van desde la incorporación de dichas 
aguas al ciclo hidrológico hasta el almacenamiento y uso dentro de las edificaciones. 
(SEGAE, 2011) 
 URBANIZACIÓN: Urbanizar es acondicionar una porción de terreno y prepararlo para 
su uso urbano, habilitando calles y dotándolas de luz, pavimento y demás servicios. 
(Glosario arte y arquitectura, 2013) 
 VPN (VALOR PRESENTE NETO): Método más conocido a la hora de evaluar 
proyectos de inversión a largo plazo. El Valor Presente Neto permite determinar si una 
inversión cumple con el objetivo básico financiero: Maximizar la inversión. (VPN,. 2007) 
 
14 
 
1. INTRODUCCIÓN. 
El recurso hídrico es uno de los recursos renovables más abundantes que existen en el planeta 
Tierra. Colombia es un país que se caracteriza por tener gran cantidad de este recurso. El 
recurso agua tiene distintas formas de uso, de las cuales el ser humano se puede beneficiar, 
uno de los principales usos que se le puede dar al recurso es la generación de energía 
correspondiendo a las características físicas que posee el agua. La forma de generación de 
energía eléctrica más utilizada a nivel Colombia, es la energía hidráulica que a través del 
aprovechamiento de la fuerza potencial y cinética que posee el agua al caer de grandes saltos, 
pasa por una turbina hidráulica la cual transmite la energía a un alternador convirtiendo de esta 
forma, la energía de caída del agua en energía eléctrica. 
Teniendo establecido que el recurso agua puede ser aprovechable para la generación de 
energía, es necesario interponer las fuentes de obtención del agua, dentro de lo cual se pueden 
identificar ríos, lagos, lagunas, embalses, represas, etc. Una de las fuentes de recolección de 
agua dulce para la generación de energía que no ha sido considerada hasta la actualidad como 
fuente principal, es el recurso pluvial. El aprovechamiento del recurso pluvial, es un beneficio 
que se ha venido utilizando en los sistemas sanitarios de viviendas de pequeña escala, como 
fuente de agua potable en zonas de gran precipitación y escasez de fuentes hídricas. La 
abundancia del recurso en algunas zonas geográficas en las que se pueden recolectar grandes 
cantidades de agua mediante la precipitación, presentan una forma de recolectar agua para 
generar energía, que pueda ser aprovechada para todo tipo de comunidades, estableciendo 
cantidades altas de precipitación y alturas considerables para el efectivo funcionamiento de las 
turbinas. El diseño de un sistema que pueda aprovechar este beneficio ambiental es una gran 
alternativa para la generación de energía en el país. Cabe considerar que existen gran cantidad 
de Zonas No Interconectadas (ZNI’s), que precisan de una fuente energética eficiente y 
renovable, de tal manera que sea fácil de adquirir y presente gran funcionalidad dentro de las 
pequeñas comunidades, como lo podría representar la implementación de turbinas hidráulicas 
de escala local. 
Dadas estas condiciones es propuesto un sistema independiente para aprovechar la 
abundancia del recurso pluvial colombiano y que así mismo reduzca el impacto ambiental que 
generan las grandes centrales hidroeléctricas. Este sistema se diseñó con base en la teoría de 
generar energía eléctrica para el mismo lugar donde es consumida, con el fin de evitar la 
utilización de embalses o lugares de almacenamiento que impactan al ambiente circundante. 
Los sistemas alternativos para la obtención de energía eléctrica son una necesidad actual para 
mitigar los impactos producidos por las actividades del hombre en el medio ambiente. La 
necesidad de proponer, estudiar, diseñar e investigar nuevas fuentes renovables debe ser una 
obligación en el camino hacia una producción más limpia. 
El proyecto Sierra Beach Resort, es presentado como alternativa de vivienda de propiedad 
horizontal en la costa Caribe Colombiana, en la ciudad de Santa Marta, aproximadamente 5 
kilómetros del Aeropuerto Simón Bolívar, este proyecto es construido por la Constructora Siglo 
XXI, con proyección a ser construido en el año 2014. En cuanto a su localización concierne, la 
costa Caribe presenta uno de los servicios eléctricos más deficiente del país, teniendo uno de 
15 
 
los más altos índices de quejas en el servicio, mala infraestructura, y altas tarifas. El proyecto 
consta de un edificio de diecisiete (17) pisos, zonas verdes, y parqueaderos que se encuentran 
localizados en las dos (2) primeras plantas del edificio. Se establece que la altura del edificio es 
de 62.65 metros, y que tiene una cubierta aprovechable total de 1.040 m2. Lo cual lleva al 
proyecto a un replanteamiento del funcionamiento de las energías renovables hídricas a través 
del agua lluvia. 
Para la generación de energía eléctrica, se priorizó la utilización de fuentes no convencionales 
de energía, que no han sido previamente estudiadas, por lo cual, se planteó el 
aprovechamientodel recurso hídrico pluvial. Para el aprovechamiento de la lluvia se cuenta con 
un área de cubierta propicia para la captación, conducción y aprovechamiento del fluido. Este 
sistema de aprovechamiento tiene cuatro (4) componentes principales que lo definen; superficie 
de captación, sistema de drenaje, sistema de conducción, y almacenamiento. El estudio y las 
metodologías desarrolladas para este tipo de sistemas se han establecido en el mundo como 
solución a la escasez de agua potable; El sistema propuesto está enfocado en el 
aprovechamiento para la generación de energía eléctrica. El sistema de generación de energía 
eléctrica se compone básicamente de una turbina hidroeléctrica, esta turbina funciona gracias a 
la energía potencial del agua, el choque del agua con las paletas de la turbina Pelton acciona 
las hélices para producir movimiento (energía cinética) que mediante un generador la 
transforma en energía eléctrica. Para garantizar el potencial hidráulico que necesita la turbina 
se cuenta con un salto aprovechable de 54.9 m. El sistema energético desarrollado genera 
energía suficiente para encender 100 luces LED, 88 horas al año, tiempo distribuido 
anualmente respecto a la oferta del recurso pluvial. 
La repercusión y viabilidad de este tipo de sistemas representan gran valor ambiental. Este tipo 
de sistemas presentan beneficios al ambiente como lo son; Reducir la dependencia a los 
combustibles no renovables por la contaminación producida mediante su utilización en 
centrales hidroeléctricas; Reducir emisiones de CO2 y por consiguiente la huella de carbono; 
Disminuir la presión sobre el recurso hídrico en términos de demanda y calidad evitando así, 
los grandes impacto ambientales que genera la construcción de embalses de centrales 
hidroeléctricas. 
Se presentan algunos otros beneficios con la implementación de estos sistemas, como lo son la 
diversificación de la canasta energética, permitiendo a los mercados involucrar alternativas 
“verdes” en el suministro de energía eléctrica para ZNI’s. Por último, este tipo de proyectos 
estimula y fomenta la cultura del aprovechamiento racional del recurso hídrico de manera 
eficiente con resultados ambientales positivos. 
16 
 
2. FORMULACIÓN DE OBJETIVOS 
2.1. OBJETIVO GENERAL 
Realizar el estudio de factibilidad para generar energía eléctrica por medio del 
aprovechamiento de agua lluvia, en el proyecto de condominio Sierra Beach Resort, con fines 
de certificación LEED. 
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 Determinar la generación distribuida para calcular los requerimientos energéticos de la 
edificación. 
 
 Diseñar el sistema de captación y conducción del agua lluvia. 
 
 Diseñar un sistema de generación de energía eléctrica a partir del aprovechamiento de 
agua lluvia. 
 
 Determinar la factibilidad económica del sistema propuesto. 
 
 Cumplir con los requisitos ajustables al proyecto para aplicar en certificación LEED. 
 
17 
 
3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 
Es indispensable garantizar y promover procesos ambientalmente sostenibles en el desarrollo 
de las diferentes actividades humanas, brindando calidad de vida para los habitantes de las 
urbes, utilizando recursos naturales sin generar impactos negativos en el ambiente. Los 
recursos naturales presentan gran variedad de propiedades que permiten al individuo 
aprovecharlos, así, también, existen distintas formas de aprovechar estos recursos sin recurrir 
a contaminarlos y sin afectar negativamente grandes áreas para poder hacer uso de ellos. Una 
de estas formas es el aprovechamiento del agua lluvia, cuya utilización puede enseñar a los 
usuarios la cultura del aprovechamiento y racionamiento del recurso de manera eficiente y 
sostenible. 
La propuesta tiene como fin aprovechar de manera eficiente y sostenible los beneficios del 
recurso hídrico pluvial, con el fin de generar energía eléctrica, buscando la factibilidad 
económica y ambiental, disminuyendo los impactos ambientales negativos generados mediante 
la obtención del servicio energético ordinario. Este sistema es planteado a partir de la iniciativa 
de innovar en cuanto a generación energética sostenible, determinando usos a pequeña 
escala, donde las poblaciones integradas en edificios, o veredas, puedan adquirir el servicio 
energético sin tener que recurrir al uso de energía generada en grandes centrales eléctricas, 
que a través de mega proyectos causan grandes impactos ambientales. 
El proyecto busca suplir la necesidad energética del condominio Sierra Beach Resort dentro de 
la capacidad que el suministro pluvial brinde, con la estrategia propuesta de aprovechamiento 
de agua lluvia, en el marco de los requisitos ajustables establecidos para la certificación LEED. 
Es de carácter importante, determinar la relevancia que se le ha dado a la sostenibilidad 
mediante la toma de decisiones por parte de las grandes entidades constructoras, que han 
comenzado a tener en cuenta la relación y armonía del hábitat con el entorno, de esta forma, 
se han comenzado a establecer estrategias técnicas de minimización de impactos en el 
emplazamiento de proyectos inmobiliarios, mediante el liderazgo del concepto de 
sostenibilidad, que mediante certificaciones ambientales, contribuye con minimizar la huella de 
carbono, disminuir gases efecto invernadero y combatir el cambio climático. 
3.1. DELIMITACIÓN DEL PROYECTO 
La investigación está encaminada en realizar una propuesta de factibilidad de un sistema de 
generación de energía eléctrica por medio del aprovechamiento de agua lluvia, dentro del 
marco del proyecto Sierra Beach Resort, a desarrollar por parte de la constructora Siglo XXI 
Santo Domingo LTDA., en la ciudad de Santa Marta, en jurisdicción del departamento de 
Magdalena, Colombia. 
El suministro de la energía eléctrica generada por el aprovechamiento de agua lluvia, depende 
específicamente de la disponibilidad del recurso de agua pluvial en la zona proyectada para las 
instalaciones de Sierra Beach Resort. Correspondiendo a esto, se establece una propuesta de 
diseño para la captación de agua lluvia y transformación de su energía potencial en energía 
eléctrica mediante la utilización de una turbina hidráulica. Los indicadores de construcción 
18 
 
sostenible establecidos por la U.S Green Building Council, estarán ligados a la formulación de 
estrategias a implementar, con el fin de establecer parámetros que consigan que el proyecto 
sea candidato a la certificación LEED. 
3.2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 
El crecimiento demográfico, la demanda urbanística y el cambio climático han llevado a la 
realización de proyectos de índole y estructura sostenibles. La construcción sostenible, como 
los nuevos proyectos de diseño enfocados en el aprovechamiento de los recursos naturales sin 
generar impacto, han llevado a innovar en diferentes aspectos, para este caso, el 
aprovechamiento de agua lluvia y la utilización de energías alternativas con el fin de ahorrar 
agua y generar mejor eficiencia energética disminuyendo los impactos ambientales generados 
por las centrales eléctricas en su afán de generar energía para suplir las necesidades de las 
actividades humanas. 
3.3. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 
¿Es posible implementar un sistema de generación de energía, por medio de aprovechamiento 
de agua lluvia para el proyecto Sierra Beach Resort como apoyo energético, cumpliendo los 
requisitos de la certificación LEED? 
 
 
19 
 
4. DIAGNÓSTICO ACTUAL DE APROVECHAMIENTO DE RECURSOS, GENERACIÓN 
DE ENERGÍA Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE 
4.1. ANTECEDENTES LEGALES 
4.1.1. POLÍTICAS 
 Informe de Brundtland. Análisis, critica y replanteamiento de las políticas de desarrollo 
económico globalizador 1987, Organización de Naciones Unidas, realizado por la Dra. 
Gro Harlem Brundtland, ex primera ministra de Noruega. 
 
 Programa 21. Promoción del desarrollo sostenible, aprobado enla Conferencia de las 
Naciones unidas sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo (CNUMAD), Rio de Janeiro. 
1992. ONU. 
 
 Carta de la Tierra. Declaración internacional de principios y propuestas de corte 
progresista. ONU. 
 
 Plan Estratégico Nacional de Mercados Verdes. Su objetivo general es consolidar la 
producción de bienes ambientales sostenibles e incrementar la oferta de servicios 
ecológicos competitivos en los mercados nacionales e internacionales, el Ministerio de 
Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible (MADS) creó el Sello Ambiental Colombiano 
(SAC) y reglamentó su uso mediante la Resolución 1555 de 2005 expedida en conjunto 
con el Ministerio de Comercio, Industria y Turismo (MCIT). 
 
4.1.2. LEYES 
 Constitución política de Colombia. El Artículo 79. establece que “Todas las personas 
tienen derecho a gozar de un ambiente sano. La ley garantizará la participación de la 
comunidad en las decisiones que puedan afectarlo”, el Artículo 80. establece que “El 
estado planificará el manejo y aprovechamiento de los recursos naturales, para 
garantizar su desarrollo sostenible , su conservación, restauración o sustitución.” 
También en el Artículo 95 de la constitución, se establece que “Son deberes de la 
persona y el ciudadano, proteger los recursos culturales y naturales del país, y velar por 
la conservación de un ambiente sano.” (Constituyente, 1991), Por medio de lo cual se 
puede inferir la gran importancia que para el Estado colombiano tiene, velar por el buen 
estado de los recursos naturales y el entorno de cada ciudadano. 
 
 Proyecto de ley 035 de 2012. Por medio del cual se establecen Lineamientos para la 
formulación de la Política Nacional de Construcción Sostenible en Colombia. 
 
 Ley 697 de 2001. Fomenta el uso racional y eficiente de la energía, promoviendo la 
utilización de energías alternativas. 
http://www.minambiente.gov.co/documentos/res_1555_201005.pdf
20 
 
 Ley 51 de 1989. La Comisión Nacional de Energía la cual desempeña funciones de 
planeación energética, se direcciona por “efectuar, contratar o promover la realización 
de estudios para establecer la realización de estudios para establecer la conveniencia 
económica y social del desarrollo de fuentes y usos energéticos no convencionales y 
adoptar la política respectiva” y en relación con el sub sector de energía eléctrica 
“aprobar los programas de generación eléctrica no convencional” y “ coordinar los 
programas de generación eléctrica en áreas no interconectadas”. (CORPOEMA, 2010). 
 
 Ley 143 de 1994. El Artículo 16 establece dentro de las funciones de UPME, la 
elaboración del Plan Energético Nacional, con el cual se orienta a maximizar la 
contribución del sector energético al desarrollo sostenible del país. 
 
4.1.3. DECRETOS 
 Decreto 2331 de 2007. Medidas tendientes al uso racional y eficiente de energía 
eléctrica. 
 
 Decreto 2501 de 2007. Disposiciones para promover prácticas con fines de uso 
racional y eficiente de energía. 
4.1.4. RESOLUCIONES 
 Resolución Número 1555 de 2005 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y 
Desarrollo Territorial. Por medio de la cual se reglamenta el uso del Sello Ambiental 
Colombiano. 
 
 Resolución 180609 de 2006 del Ministerio de Minas y Energía. Definición de 
subprogramas que hacen parte del programa de Uso Racional y eficiente de la energía, 
y demás formas de energía no convencionales. PROURE. 
 
4.1.5. NORMAS TÉCNICAS 
 NTC ISO 14001. Sistemas de Gestión Ambiental. 
 
 
21 
 
4.2. MARCO TEÓRICO 
4.2.1. RECURSO PLUVIAL EN COLOMBIA 
El agua es la fuente principal de la vida en el planeta, está distribuida lo largo del globo 
terrestre condicionada por las latitudes y accidentes geográficos de cada región. El 97.5% del 
agua del planeta Tierra se encuentra en los océanos y mares de agua salada, únicamente el 
2.5% es agua dulce. 
El agua puede ser encontrada en diversos estados, puede encontrarse como hielo (sólida), 
gaseosa (vapor de agua) y líquida. Estos estados están distribuidos en los tres reservorios del 
planeta; los océanos, los continentes y la atmosfera. Cada uno de los estados de la materia a 
los que las moléculas de agua son capaces de adaptarse, son atravesados durante el ciclo del 
agua, o ciclo hidrológico. El movimiento del agua en el ciclo hidrológico se mantiene por la 
energía radiante del sol y por la fuerza de la gravedad. De esta forma, el ciclo hidrológico 
también está definido como la consecuencia que el agua en la superficie terrestre en estado de 
vapor de agua, regrese a la atmosfera en su estado líquido y sólido. 
De acuerdo con el informe de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo de los Recursos 
Hídricos en el Mundo “Agua para todos – Agua para la vida”, señala que la presión sobre el 
recurso hídrico en términos de demanda y calidad, aumenta con el crecimiento poblacional, lo 
que conlleva una reducción de la disponibilidad de agua en las fuentes de fácil acceso llevando 
el problema del ámbito rural al ámbito local. 
En el panorama mundial se registran 900 mm de precipitación promedio anual, la cual genera 
una escorrentía de 47.000 m3/año, equivalente a un rendimiento de 10 l/s*km2, volumen que ya 
vislumbra insuficiente para atender a una población creciente. En Latinoamérica se registran 
1.600 mm anuales de precipitación, que generan una escorrentía de 11. 668 km3 anuales (21 
l/s*km2). Sin embargo, hay regiones que experimentan problemas de disponibilidad hídrica. 
Anualmente, Colombia presenta una oferta que supera los 2.100 km3 (59 l/s*km2), teniendo un 
volumen disponible por habitante de 50.000 m3 al año. Estas cifras expresadas en l/s*km2 
clasifican a Colombia como uno de los países con mayor oferta hídrica natural en el mundo, la 
cual es afectada por la heterogénea distribución espacio y temporal de dicho recurso. Esta 
variabilidad es a su vez la que proporciona a la nación el medio adecuado para sostener una 
variedad de ecosistemas naturales e intervenidos. (IDEAM, 2008) 
4.2.1.1. APROVECHAMIENTO DE AGUA LLUVIA 
La oferta hídrica en las diferentes regiones del planeta es una condicionante en el uso y 
utilización de este recurso tan esencial para la vida, la escasez de agua potable ha conducido 
al hombre a la innovación y creación de nuevas metodologías y procesos que hacen más 
eficiente y menos contaminante el aprovechamiento del recurso. 
En las zonas áridas y semiáridas, las lluvias son escasas y de frecuencia irregular. Las lluvias 
intensas, que se producen particularmente en zonas tropicales, ocasionan grandes 
escorrentías eventuales que causan inundaciones y erosión sobre las tierras casi desprovistas 
22 
 
de vegetación que atenúe estos efectos. Las recientes sequías ocurridas en diversas partes del 
mundo han destacado los riegos para seres humanos y animales en las zonas rurales. (Oficina 
regional de la FAO para América Latina y el Caribe, 2000) 
Colombia es un país que posee abundancia de recursos naturales (agua, suelo, fauna y flora), 
ocupando el puesto 24 entre 203 países, aún no se ha catalogado con graves problemas 
ambientales por las Agencias Internacionales, sin embargo, el aumento de las actividades 
antropogénicas ponen en peligro la sostenibilidad de los ecosistemas. Dichas actividades se 
ven acentuadas por el deseo de crecimiento que existe en los países en desarrollo. Con 
respecto al recurso hídrico, la presión existente sobre él, se enfoca principalmente en la 
demanda actual y la calidad del mismo, factores que aumentan con el crecimiento poblacional, 
impidiendo que haya un alta disponibilidad del agua en las fuentes de extracción (superficiales, 
en la mayoría de los casos) y lo que genera conflictos entre las mismas poblaciones por el 
recurso. 
Colombia con 1.141.748 km2 de área, tiene una precipitación media anual de 3000 mm, 3425 
km3 de volumen precipitado, 1313 km3 de volumen anual evaporado y un volumen disponible 
paraescorrentía superficial de 2112 km3, presenta un rendimiento promedio de 58 lt/seg/km2. 
Colombia con el 0.77% del área continental aporta el 4% de la escorrentía media total del 
mundo (10 lt/seg/km2), estos datos nos permiten reconocer la alta viabilidad que tienen los 
proyectos de aprovechamiento de agua en Colombia, brindándonos mayor confiabilidad para 
la adaptación al ahorro del recurso. 
El consumo de agua en una vivienda domiciliar para usos potables es de un tercio, la parte 
restante es utilizada para uso sanitario; El recurso pluvial es un recurso abundante, a tal punto, 
que si se logra fomentar el buen aprovechamiento del agua lluvia se pueden reducir los costos 
de consumo de agua en por lo menos dos tercios de lo que se consume normalmente además 
su uso puede ser una opción o respuesta para suplir las necesidades hídricas del diario vivir. 
En los sistemas sencillos de aprovechamiento de agua lluvia, un sistema de conducción, 
transporta el agua lluvia hasta un depósito localizado en la primera planta de la vivienda, de tal 
forma que el agua sea almacenada o aprovechada directamente. Existen también sistemas 
más complejos diseñados para captar, tratar, almacenar y distribuir el agua, con el objeto de 
dejar en disposición, para su consumo, por parte de los usuarios de la vivienda. El sistema 
cuenta con elementos como: interceptores de las primeras aguas (que elimina el agua del 
lavado de la cubierta), filtros y procesos de desinfección, hidroneumáticos y sistemas de 
bombeo (que distribuyen el agua a los diferentes puntos hidráulicos), y dispositivos de control 
como sensores de flujo, de nivel y de presión. (José Alejandro Ballén Suárez, 2006) 
4.2.2. SISTEMA DE CAPTACIÓN DE AGUAS LLUVIA 
Los sistemas de captación de agua lluvia, son diseñados para recolectar la precipitación y 
utilizar este recurso para suplir las necesidades de su consumo. Estos sistemas están 
demarcados por diferentes unidades necesarias para realizar su aprovechamiento, definidas en 
la captación, recolección y almacenamiento del fluido. Estos componentes son establecidos 
con base en las especificaciones del proyecto, localización, climatología y uso o 
23 
 
aprovechamiento que se le dará al agua recolectada. En el presente capítulo, se muestran los 
componentes básicos que debe tener un sistema de aprovechamiento de agua lluvia, sus 
requerimientos y especificaciones técnicas. 
4.2.2.1. CAPTACIÓN 
La captación para este tipo de proyecto, es la superficie destinada para la recolección del agua 
lluvia. Esta superficie está definida por el tipo de proyecto que será implementado, el 
aprovechamiento que se le dará y/o la demanda del líquido requerida. Normalmente esta 
superficie comprende los techos, cubiertas, azoteas o puntos más altos expuestos de los 
edificios o proyectos donde se quiera hacer la recolección del recurso, estos techos deben 
tener ciertas especificaciones técnicas, deberán contar con una pendiente y superficie 
adecuada para captar, de tal forma, que se pueda conducir el agua hacia los sistemas de 
conducción o almacenamiento. Por medio de la Ilustración 1, se pueden identificar las partes 
que contiene un sistema convencional de agua lluvia para uso domiciliar. 
Ilustración 1. Sistema convencional de captación de agua lluvia domiciliar. 
 
Fuente. Guía de Diseño para Captación de Agua de Lluvia. CEPIS, 2004 
 Material. 
El material utilizado en las superficies de captación debe ser el adecuado con respecto al uso 
que se le dará al agua recolectada. La mayoría de superficies de captación, adaptadas para la 
recolección de agua lluvia, son techos con materiales diversos como tejas, recubrimientos, 
aislantes, paja, madera, cemento y muchos otros materiales utilizados para su construcción. 
Estos materiales poseen características influyentes en el escurrimiento, captación y transporte 
del agua lluvia recolectada. Una de las características más importantes es el coeficiente de 
escorrentía. 
24 
 
El coeficiente de escorrentía indica la relación entre el índice de escorrentía o de circulación 
superficial de agua y la pluviometría por unidad de tiempo. La circulación superficial, se debe a 
una superficie impermeable o un suelo saturado de agua, este coeficiente determina el material 
ideal para la captación y conducción del agua en el techo. (Aqua España, 2011). Entre más se 
aproxime a uno (1) el coeficiente se obtiene mayor aprovechamiento de agua lluvia. En la Tabla 
1 se muestra el coeficiente de escorrentía de algunos materiales usados en techos. 
Tabla 1. Coeficientes de escorrentía de diferentes materiales utilizados en techos. 
Material Coeficiente de Escorrentía 
Calamina Metálica 0.90 
Tejas de Arcilla 0.80-0.90 
Madera 0.80-0.90 
Paja 0.60-0.70 
Fuente. Aqua España, 2011 
 Pendiente. 
Para un buen escurrimiento del agua lluvia hacia el drenaje, sumideros o sistemas de 
recolección y conducción y evitar el empozamiento del agua, el techo debe tener una 
inclinación con respecto al plano horizontal; En sistemas de recolección de agua lluvia es 
necesario que la superficie de captación no tenga una pendiente menor al cinco por ciento 
(5%)1 en dirección a las canaletas o dispositivos de recolección del agua lluvia. 
4.2.2.2. SISTEMA DE RECOLECCIÓN 
El sistema de conducción debe estar diseñado, de tal forma, que se garantice el flujo 
ininterrumpido y constante del flujo hacia el sitio de almacenamiento o aprovechamiento, este 
debe contar con estructuras dispuestas y diseñadas para la conducción de toda el agua lluvia 
que se pueda recolectar por el área de captación y así mismo contar con dispositivos de 
limpieza para evitar obstrucciones, inundaciones, desbordamiento de las estructuras y evitar 
filtraciones de contaminantes y residuos extraños. 
 Conducción. 
Está conformado por las canaletas, canales, ductos o tuberías que van adosadas o instaladas 
en los puntos más bajos del techo, en donde el agua tiende a acumularse antes de caer al 
sistema de almacenamiento. 
El material de estos sistemas debe ser liviano, resistente al agua y fácil de unir entre sí, a fin de 
reducir las fugas de agua. Al efecto se pueden emplear materiales, como el bambú, madera, 
metal o PVC. Para el caso de las primeras aguas es necesario contar con un dispositivo de 
descarga, pues constituyen una posible fuente de contaminación. En la Ilustración 2 se 
muestran algunos tipos de Canaleta para el sistema de recolección de agua pluvial en usos 
domiciliares. 
 
 
1
CEPIS (2003) 
25 
 
Ilustración 2. Tipos de Canaleta para recolección de agua pluvial. 
 
Fuente: Manual de capacitación para la participación comunitaria, 2008 
Para el diseño de estos sistemas se implementan diseños hidráulicos con el fin de evitar 
desbordamientos o complicaciones en el sistema. Por ejemplo, la velocidad del agua en las 
canaletas no puede ser mayor a 1.00 m/s, para calcular la capacidad de conducción de la 
canaleta son empleadas fórmulas racionales como la de Manning con sus correspondientes 
coeficientes de rugosidad, acordes con la calidad física del material del sistema de recolección. 
(CEPIS, Organización Panamericana de la Salud, 2003) 
 Drenaje. 
Son estructuras o componentes que recolectan el agua que cae en las áreas de captación, 
normalmente se ponen en los puntos más bajos donde el agua se acumula, además de 
recolectar también sirven de filtros que evitan el paso de materiales extraños arrastrados por el 
flujo del agua y que pueden obstruir o dañar el sistema de conducción. 
Los sistemas de drenaje más conocidos son los que recolectan las aguas en los sistemas de 
alcantarillado pluvial, se utilizan sumideros o bocas de tormenta como estructuras de captación, 
aunque también pueden existir descargas domiciliarias donde se vierta el agua de lluvia que 
cae en techos y patios. (Soluciones Hidropluviales, 2013) En la Ilustración3 se muestran 
algunos tipos de sumideros o rejillas de piso que pueden ser utilizados para la recolección de 
aguas pluviales. 
 
 
26 
 
Ilustración 3. Tipos de Sumideros o Rejillas de Piso. 
 
Fuente. www.hellopro.es, 2013 
Estos sumideros o drenajes, se escogen según el caudal de descarga que depende de la 
precipitación de la zona y el área de captación donde está destinado el sumidero o rejilla al 
descargue del agua recolectada. 
4.2.2.3. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO. 
El sistema de almacenamiento se compone de un lugar, tanque, o estructura diseñada y 
construida para recibir el agua lluvia captada y conducida por los sistemas de captación y 
recolección. Este tanque debe tener ciertas especificaciones técnicas para su diseño que 
dependen principalmente de la demanda y oferta del recurso hídrico pluvial y del área de 
captación destinada para el proyecto. Para sistemas de almacenamiento de agua lluvia para 
consumo humano el CEPIS establece que la unidad debe ser duradera y debe cumplir con las 
especificaciones técnicas siguientes: 
 
 El volumen del tanque de almacenamiento será determinado a partir de la demanda de 
agua, de la intensidad de las precipitaciones y del área de captación. 
 Impermeable para evitar la pérdida de agua por goteo o transpiración. 
 De no más de 2 m de altura para minimizar las sobrepresiones. 
 Con tapa para impedir el ingreso de polvo, insectos y de la luz solar. 
 Disponer de una escotilla con tapa sanitaria lo suficientemente grande como para que 
permita el ingreso de una persona para la limpieza y reparaciones necesarias. 
 La entrada y el rebose deben contar con mallas para evitar el ingreso de insectos y 
animales. 
 Dotado de dispositivos para el retiro de agua y el drenaje. 
 El volumen de diseño del tanque de almacenamiento será igual al 110% del volumen 
neto. 
http://www.hellopro.es/
27 
 
El volumen del tanque de almacenamiento se determinará por medio del balance de masa a 
partir del mes de mayor precipitación y por el lapso de un año, entre el acumulado de la oferta 
de agua (precipitación pluvial promedio mensual de por lo menos 10 años) y el acumulado de la 
demanda mes por mes del agua destinada al consumo humano. El volumen neto del tanque de 
almacenamiento es la resultante de la sustracción de los valores máximos y mínimos de la 
diferencia de los acumulados entre la oferta y la demanda de agua. (CEPIS, Organización 
Panamericana de la Salud, 2003) 
4.2.3. CONCEPTUALIZACIÓN DE ENERGÍA 
Se comprende la energía como la capacidad de obrar, transformar o poner en movimiento. Bajo 
esta acepción, se entiende la gran magnitud física que abarca la necesidad energética de las 
poblaciones. Es de considerar que las poblaciones ya sean urbanas o rurales requieren de 
fuentes energéticas para su sostenimiento, algunos de los servicios que precisan de la 
cobertura energética son los combustibles, climatización, iluminación, fuerza motriz, 
acondicionamiento de espacios, transporte, comunicaciones, etc. 
Las fuentes de energía primarias pueden ser catalogadas como renovables (aquellas que tras 
ser utilizadas se pueden regenerar de manera natural o artificial) y no renovables (aquellas que 
se encuentran de forma limitada en el planeta y cuya velocidad de consumo es mayor que la de 
su generación). Las tecnologías de energías renovables son aquellas que transforman los flujos 
de energía que se presentan en la naturaleza. Esta definición permite relacionar de manera 
directa a las energías renovables con el clima, ya que son estos flujos los que se presentan y 
modelan el clima. Así es claro, que las energías renovables están íntimamente ligadas al clima 
y que causan impactos sobre el cambio climático. 
En cuanto a la satisfacción de las demandas de energía para los usos finales, se pueden 
emplear diferentes formas de energía secundaria que provienen de fuentes de energía primaria 
sean estas renovables o no renovables. En varios usos finales es posible emplear directamente 
fuentes de energía renovables desplazando energía secundaria que proviene en parte de 
recursos no renovables, liberando de esta manera recursos renovables y extendiendo la vida 
útil de los no renovables. En este sentido, el uso sostenible de los recursos de energía indica la 
utilización de todas las aplicaciones de energía renovable que desplacen energías no 
renovables. (CORPOEMA, 2010). 
 
De esta manera la utilización de energías renovables nos permite: 
 Reducir la dependencia de los combustibles no renovables, extendiendo así, su vida 
útil. 
 Diversificar la canasta energética. 
 Reducir las emisiones de CO2, y así, la huella de carbono. 
 Alternativa de suministro de energía eléctrica para Zonas No Interconectadas (ZNI). 
Con el tiempo se ha intensificado el uso de los combustibles fósiles para el aprovechamiento 
energético. En la antigüedad podía encontrarse en su gran mayoría la utilización de fuentes 
solares, eólicas y de tracción animal, con el pasar del tiempo fueron necesarias fuentes para 
28 
 
cubrir una demanda mayor, de esta manera se comenzaron a trabajar con fuentes derivadas de 
combustibles fósiles como el petróleo y el carbón. En la actualidad podemos encontrar que el 
78% de la energía final proviene de los combustibles fósiles, el 19% de renovables y el 2.8% de 
energía nuclear. (Ver Gráfica 1 y 2) 
Gráfica 1. Fuentes energéticas en el planeta 
 
Fuente. CorpoEma-UPME, 2012 
El 19 % de las fuentes energéticas del planeta están siendo generadas por fuentes renovables, 
En la Gráfica 2 se muestran los distintos tipos de energía renovable y su uso en el planeta. 
Gráfica 2. Energías renovables del planeta 
 
Fuente. CorpoEma-UPME, 2012 
Con las anteriores figuras se puede identificar que la necesidad de reducir emisiones de CO2 
está completamente ligada a la reducción de fuentes de combustibles fósiles para la energía, 
como fue estipulado en el protocolo de Kyoto, en el cual países como Alemania, España, 
Holanda, Italia, China, Japón, Estados Unidos, algunos países de Centroamérica y 
3% 
78% 
19% 
Fuentes energéticas en el planeta 
Nuclear
Fosiles
Renovables
4% 3% 
7% 
17% 
69% 
Energías renovables 
Eolica/solar/biomasa/geot
ermica/generación de
energía
Biocombustibles
Biomasa/solar/geotérmica
/calentamiento
Hidroelectricas
Biomasa tradicional
29 
 
Sudamérica, realizan grandes esfuerzos para reducir su dependencia de dichas fuentes, 
involucrando en sus procesos industriales infraestructura humana, técnica, científica y 
económica orientada hacia la utilización de recursos energéticos renovables locales. 
4.2.4. GENERACIÓN DISTRIBUIDA DE ENERGÍA 
La generación distribuida presenta varias ventajas, tanto para los usuarios como para el 
suministrador; en el caso de los usuarios, se tienen el incremento de la confiabilidad en el 
servicio eléctrico, la reducción en el número de interrupciones, el uso eficiente de la energía y 
la facilidad de adaptación a las condiciones del sitio; para el suministrador el acceso a zonas 
remotas, la mayor regulación de la tensión, y la reducción del índice de fallas. 
Para considerar una estación de generación distribuida como apropiada, se debe otorgar el 
servicio de energía eléctrica al usuario (o a la comunidad), las 24 horas del día durante los siete 
días de la semana, además de garantizar sus demandas futuras de energía. Este suministro 
puede ser totalmente autónomo, o trabajar en combinación con el sistema de interconexión 
(nacional o regional), o con otras estaciones de generación distribuida. 
En su gran mayoría, los proyectos en los que debe intervenirse con generación energética de 
esta índole, están determinados para comunidades ubicadas en su gran mayoría en ZNI. 
Independiente de la interconectividad de la zona, en cualquier proyecto con estas cualidades es 
imprescindible estimar la demanda energética total a suplir a la comunidad beneficiada delproyecto. 
Las estrategias para contabilizar la demanda energética que se precisa para una 
implementación de un sistema de generación distribuida, dependen del tipo de proyecto, 
pueden existir dos tipos de proyectos según la situación actual de suministro de energía 
eléctrica, a saber: proyectos a comunidades sin servicio de energía eléctrica, y con servicio de 
energía eléctrica. 
El estudio de demanda de energía se estudia correspondiendo a los proyectos con servicio de 
energía eléctrica, teniendo en cuenta que la zona en la que será implementado el proyecto, es 
una zona interconectada al servicio de electricidad. (Martínez, 2011) 
4.2.5. ANTECEDENTES DE PROYECTOS FNCE EN COLOMBIA 
En Colombia las Fuentes No Convencionales de Energía (FNCE), están definidas según la ley 
697 de 2001 como aquellas fuentes energéticas que a nivel mundial son ambientalmente 
sostenibles, pero que en Colombia son utilizadas de manera marginal, no son comercializadas 
y no son utilizadas ampliamente. Entre las FNCE podemos encontrar diferentes tipos de 
energía; energía solar, eólica, de pequeños aprovechamientos hidráulicos, biomasa, geotermia, 
mareomotriz y nuclear. Las FNCE incluyen diferentes actores e interés específicos, lo que 
causa el incremento del mercado de empresas generadoras. Por otro lado, las acciones 
promueven el desarrollo óptimo de los recursos implicando medidas de conservación y 
oportunidad de ahorro económico, pero también una necesidad e incluso una obligación de 
30 
 
inversión en equipamientos más eficientes con la doble finalidad de generar energía y disminuir 
costos. 
Ante la presión sobre los combustibles fósiles que se ejerce en la mayoría de los países 
industrializados, se propende por encontrar alternativas que mitiguen la grave situación de 
impactos al ambiente, las demandas crecientes, abastecimiento poco confiable, elevados e 
inestables precios del petróleo. 
En los años 90, Colombia a través del desaparecido Instituto Nacional de Ciencias Nucleares y 
Energías Alternativas (INEA), junto con la Comisión Nacional de Energía, realizó un documento 
“Bases para la formulación de un plan de fuentes nuevas y renovables en Colombia”, haciendo 
énfasis en la necesidad de información en el plano de nuevas energías para la toma de 
decisiones, por medio del cual se elaboraron atlas de radiación solar y de energía eólica, se 
realizaron estudios de aproximaciones al recurso geotérmico y de la biomasa y se produjeron 
inventarios de las implementaciones de la energía solar térmica y fotovoltaica. (CORPOEMA, 
2010). 
4.2.5.1. INCENTIVOS TRIBUTARIOS PARA FNCE 
Cuando son utilizadas y aplicadas FNCE renovables en entidades privadas y públicas, son 
aplicadas diferentes iniciativas políticas o tributarias orientadas o aplicables a beneficios e 
incentivos que involucran la exclusión de impuesto a las ventas, rentas exentas y deducción 
impuesto a la renta, con controles públicos como lo son el Ministerio de Ambiente y Desarrollo 
Sostenible y la DIAN, actualmente el ministerio ya nombrado, trabaja conjuntamente con el 
Ministerio de Minas y Energía para validar este tipo de iniciativas. También se pueden 
encontrar estos incentivos en el CONPES 3242, estrategia institucional para la venta de 
servicios ambientales de mitigación del cambio climático. 
4.2.5.2. ESTRATEGIA INSTITUCIONAL PARA LA VENTA DE SERVICIOS 
AMBIENTALES DE MITIGACIÓN DEL CAMBIO CLIMÁTICO – CONPES 3242 
La estrategia establecida en el CONPES 3242 se enmarca en el Plan Nacional de Desarrollo – 
PND “Hacia un estado comunitario 2003 -2006” y busca promover la incursión competitiva de 
Colombia en el mercado internacional de reducciones verificadas de reducción de emisiones de 
gases efecto invernadero – GEI. 
El protocolo logra sus metas bajo tres mecanismos de flexibilidad: el comercio de emisiones 
eficientemente, la implementación conjunta (para países industrializados) y el Mecanismo de 
Desarrollo Sostenible (MDL). El MDL establece como objetivos principales, ayudar a los países 
industrializados en el cumplimiento de sus metas y contribuir al desarrollo sostenible de los 
países no industrializados. De esta forma Colombia entra a tomar un papel muy importante en 
las acciones tomadas para la mitigación del cambio climático y así el acceso a recursos 
económicos y tecnológicos. 
Dentro del documento, está determinado que las reducciones de emisiones pueden ser 
adquiridas por un país o una empresa con compromisos y ser utilizadas para cumplir 
parcialmente sus metas. 
31 
 
4.2.6. ESTADO ENERGÉTICO DE COLOMBIA 
Colombia se ha caracterizado por la constante revisión de las estrategias para asegurar y 
mejorar las condiciones de abastecimiento y disponibilidad de energéticos en aspectos como la 
realización de aperturas a los diferentes mercados energéticos, atención a los aspectos 
ambientales y definición de mecanismos para el desarrollo energético, en armonía con la 
preservación y mejoramiento del estado del ambiente. 
El consumo energético final de Colombia se ha incrementado en un 11.5% entre 1990 y 2005, 
frente a un crecimiento acumulado del PIB del 54%. Sin embargo, cuando se excluye la 
biomasa, el crecimiento del consumo energético final resulta ser del 33%. 
En cuanto al consumo energético final de las familias, puede mencionarse que representa el 
17% del consumo total y disminuyó en todo el periodo a una tasa promedio anual del 2.68%. Es 
de destacar que esto se debió principalmente a la sustitución de la leña por fuentes de mayor 
calidad, ya que en términos de energía útil se presentó un aumento importante, 
correspondiente al 1.99% promedio anual entre 1990 y 2005. (Energía, 2006 - 2025) 
Mediante la Gráfica 3, se presenta el comportamiento del consumo energético por los sectores 
económicos del país presentando así, en un orden de Teracalorias que el sector de transporte 
a nivel nacional es el requerimiento más alto energético seguido del residencial y en el nivel 
más bajo se establece el sector industrial y otros. 
Gráfica 3. Comportamiento del consumo sectorial energético en Colombia. 
 
Fuente. PNE 2006-2025, 2005 
 
 
32 
 
4.2.7. ENERGÍAS ALTERNATIVAS 
Las energías alternativas son obtenidas por medio de fuentes naturales que se asumen como 
fuentes inagotables, consecuencia de dos razones, a saber; La inmensa cantidad de energía 
que son capaces de transformar, y porque son capaces de regenerarse por medios naturales. 
Estos diferentes tipos de generación de energía eléctrica pueden ayudarse de varios recursos 
que están presentes en los ecosistemas, y los cuales pueden presentar un leve impacto 
negativo ambiental, considerando el aprovechamiento obtenido. Entre las energías alternativas 
podemos encontrar la energía solar (aprovechada por la radiación del sol en superficies 
terrestres), energía eólica (aprovechada por la fuerza de los vientos), energía hidráulica 
(aprovechada por la fuerza de los ríos y las corrientes de agua dulce), energía mareomotriz 
(aprovechada por la fuerza del agua en los mares y océanos), energía geotérmica 
(aprovechada por el calor de la tierra), energía undimotriz (aprovechada por la fuerza de las 
olas). 
4.2.8. GENERACIÓN DE ENERGÍA POR TURBINAS HIDRÁULICAS 
Las turbinas hidráulicas son máquinas que en su accionar transforman la energía potencial de 
un fluido no compresible en energía cinética, para que a través de una conversión de la energía 
cinética se obtenga un trabajo útil. (Carlos Arturo Duarte, 2000) 
En general, las principales características que deben poseer las turbinas son: 
 Permitir el aprovechamiento del salto cualquiera que sea la altura y el caudal disponible. 
 Rendimiento elevado. 
 El eje de la turbina podrá disponerse tanto horizontal como verticalmente según lo exija 
el acoplamiento directo a las transmisiones o a los alternadores. 
 Velocidades altas para conseguir transmisiones mucho más ligeras. Facilidad de regulación. 
 Órganos fácilmente accesibles. 
Las turbinas hidráulicas pueden ser clasificadas de acuerdo a la forma como el agua ejerce 
fuerza sobre la turbina y como causa su rotación, de esta forma se clasifica en: Turbinas de 
acción o de impulso y turbinas de reacción. 
4.2.8.1. TURBINAS HIDRÁULICAS DE ACCIÓN O DE IMPULSO 
Las turbinas de acción o de impulso giran cuando un chorro de agua proveniente de una tobera 
(boquilla) golpea uno de sus cangilones a velocidad muy alta. Una gran proporción de la 
energía del agua está en forma de energía cinética debido a su velocidad. El chorro no posee 
ninguna energía de presión, dado que el agua no puede confinarse después de salir de la 
tobera. (Monsalve, 2005). Mediante la Ilustración 4, se pueden identificar las partes de una 
turbina de acción o de impulso. Una turbina de acción posee los siguientes principales 
componentes: 
33 
 
 El inyector. Transforma la energía de presión en energía cinética. Consta de tobera y 
válvula de aguja. Constituye el distribuidor de las turbinas de impulso. 
 
 El servomotor. Desplaza la aguja del inyector mediante presión de aceite 
 
 El regulador. Controla la posición de la válvula de aguja dentro del inyector. 
 
 El deflector o pantalla deflectora. Sirve para evitar el golpe de ariete y el 
embalamiento de la turbina. 
 
 El rodete. Compuesto por el rotor y los alabes de la turbina. 
 
 Los alabes, cucharas o cazoletas. Provocan el giro de la rueda Pelton. 
 
 El freno de la turbina. Sirve para detener al rodete mediante la inyección de un chorro 
de agua de diámetro 25 mm impactando en el dorso de los álabes. (Perez, 2011) 
Ilustración 4. Componentes principales de las turbinas de acción 
 
Fuente. Pérez, 2011 
Las turbinas de acción o de impulso, se caracterizan por los siguientes parámetros: 
 Se utilizan con cargas hidráulicas relativamente altas pero con caudales relativamente 
bajos. 
 
 Poseen relativa baja velocidad específica, entre 4 m CV y 85 m CV (Caballos de vapor). 
34 
 
 
 A menudo emplean ejes horizontales (con 1 o 2 toberas y son de fácil mantenimiento) 
pero existen los de ejes verticales (3 a 6 toberas, para centrales grandes). 
Existen tres tipos de turbinas de acción: Pelton, Turgo y Mitchell Banki (o de flujo cruzado). 
4.2.8.2. TURBINAS HIDRÁULICAS DE REACCIÓN 
Las turbinas de reacción actúan por el agua que se mueve a una velocidad relativamente baja, 
pero bajo presión. El agua llega al cuerpo de la turbina (rodete) a través de un sistema 
denominado de distribución que es totalmente cerrado, tal que la presión debida a la cabeza de 
la planta se mantiene sobre el rodete. (Monsalve, 2005). La Ilustración 5 muestra el diseño que 
tienen las turbinas de reacción y uno de sus usos mas comunes. 
Las turbinas de reacción pueden ser Francis, de Hélice y Kaplan. 
Ilustración 5. Turbina de reacción. 
 
Fuente: (Salazar, 2011) 
 
4.2.9. SOSTENIBILIDAD EN LA CONSTRUCCIÓN 
En 1987 fue presentado ante la ONU el Informe Brundtland ó Nuestro Futuro Común, un 
documento creado para alarmar al mundo sobre la problemática por la población, los recursos 
humanos, alimentación, especies, ecosistemas, energía, industria y el reto urbano, proponiendo 
así un modelo de desarrollo para ser adoptado por la comunidad internacional, conocido como 
DESARROLLO SOSTENIBLE, definido como “…aquel que garantiza las necesidades del 
presente sin comprometer las posibilidades de las generaciones futuras para satisfacer sus 
propias necesidades.” (Brundtland, 1987) 
35 
 
Para la aplicación de la sostenibilidad, no basta la comprensión de su concepto, sino la 
adaptación de este a los sistemas urbanos y rurales. “Para acercarse a la complejidad de la 
sostenibilidad de una región, de una localidad, de una ciudad, además del tema estructural, es 
indispensable comenzar a apelar el concepto de proceso, es decir, aplicarle dinamismo al 
nuevo modelo...Lo urbano en la globalización determina en cierto modo la región porque es lo 
que concentra el mayor dinamismo económico.” (Umaña, 2001). 
Los grandes centros urbanos, donde se centralizan los poderes sociales y económicos, 
representan regiones donde se concentra un dinamismo económico inmenso, haciendo así, 
que las estrategias de sostenibilidad, tengan la mayor factibilidad de ser adaptadas en este tipo 
de medios. Llegando a esto, los centros urbanos pueden estar organizados por clases sociales 
y sectores económicos, que paisajísticamente están representados por barrios, parques, 
catedrales, edificios, casas, avenidas, aeropuertos, etc. Cada uno de estos focos de agrupación 
social, representan un gran reto para la sostenibilidad de la ciudad, correspondiendo así 
asuntos de interés ambiental como lo son el manejo de recursos y el establecimiento de 
políticas para el manejo de los mismos. (WGBC, 2008) Este asunto de inclusión de la 
sostenibilidad y del manejo ambiental de los recursos para la construcción de ciudades, es 
conocido como construcción sostenible. 
La construcción sostenible es definida como el desarrollo de la construcción con una 
responsabilidad considerable con el medio ambiente, implicando acciones como el uso 
sostenible y eficiente de energía, manejo racional y eficiente del agua, materiales de 
construcción menos tóxicos, por citar algunos de sus objetivos. Todo esto durante todos los 
procesos de operación de la construcción, desde la puesta en marcha del proyecto hasta la 
operación del edificio, proporcionando así, ambientes saludables durante todo el ciclo de vida 
del edificio. 
La aplicación de estos retos en el área de la sostenibilidad, han sido tomados por cientos de 
grupos no gubernamentales, entidades públicas, privadas, grupos educativos y demás 
profesionales que buscan el progreso del entorno ambiental en la urbe. La red World Green 
Building Council, es una red de consejos nacionales de edificios verdes, con 90 países 
afiliados, es la organización más influyente en el mercado de edificios verdes. En Colombia, el 
Consejo Colombiano de Construcción Sostenible (CCCS), o Colombia Green Building Council, 
es una organización sin ánimo de lucro, red de personas, entidades y empresas que 
promueven la transformación de la industria de la construcción para lograr un entorno 
responsable con el ambiente. 
El CCCS como red de miembros y de alianzas estratégicas, enfatiza sus líneas estratégicas de 
trabajo a la educación, la gestión técnica, la política pública, las comunicaciones y el mercadeo. 
A través de estas líneas de acción se procura transformar la industria de la construcción hacia 
la sostenibilidad haciendo que las partes interesadas y el establecimiento de nuevas alianzas 
estratégicas se basen en el valor de ser sostenible. La herramienta para el reconocimiento de 
este valor son las certificaciones, como herramientas para que los proyectos busquen las 
sostenibilidad integral, también para evitar y combatir el “Greenwashing”, o pretensiones de 
sostenibilidad donde no existe. Actualmente, el CCCS trabaja en conjunto con Icontec y el 
36 
 
Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible para la creación del Sello Ambiental 
Colombiano para edificaciones sostenibles. 
4.2.9.1. SELLOS DE CERTIFICACIÓN DE EDIFICACIONES SOSTENIBLES 
Los certificados y los rótulos ambientales cumplen con la función de promover la oferta y la 
demanda de productos y servicios que causan menor impacto al ambiente, estimulando por 
medio de la comunicación verificable la búsqueda del mejoramiento ambiental continuo. 
De esta forma son establecidos a nivel nacional e internacional, sellos de certificación para 
edificaciones sostenibles, el Sello Ambiental Colombiano para edificaciones sostenibles está 
siendo desarrollado por las entidades encargadas del urbanismo y el ambiente en el país, pese 
a esto, las edificaciones y las empresas interesadas en mejorar la infraestructura de las