De acuerdo con la ONU, para 2050, la población mundial ascenderá a 9,600 millones de personas. Más del 70 % residirá en núcleos urbanos, por ello, los esfuerzos deben enfocarse en soluciones a largo plazo para hacer de las ciudades lugares en equilibrio con su entorno
Florian Cliquot y Fernando Campos Ruiz
Desde hace varios años, el crecimiento de la población ha impulsado el incremento de los desarrollos urbanos mixtos. Se trata de una tendencia que busca crear complejos que abarquen diferentes tipos de utilización en un mismo lugar, es decir, que cuenten con bancos, hospitales, centros comerciales, viviendas y entretenimiento en un solo espacio. En relación con este incremento, el sector de los centros comerciales también ha visto una expansión en los últimos 3 años y seguirá en aumento, impulsado por el consumo interno y los proyectos de construcción que acumulan 1.6 millones de metros cuadrados en el país, de los cuales, la mitad se encuentra en la Ciudad de México; en tanto que los usos mixtos representan el 40 por ciento del total, según datos de Yadira Torres-Romero, directora de investigación de mercados de CBRE México.
Administración y acondicionamiento de espacios
Las nuevas tecnologías están modificando las actividades y formas de hacer negocio al igual que la manera en la que nos comunicamos, y el sector inmobiliario no es la excepción. Con el auge de los desarrollos urbanos mixtos hay que sopesar cómo se deben hacer los procesos de administración y acondicionamiento, es decir, qué solución o producto ayudará a la efectividad de estos complejos que, al final, buscan ser desarrollos sustentables.
Como ha dado a conocer Trane, una empresa especializada en soluciones para optimizar el ambiente interior en casas y edificios, estos complejos están transformando las ciudades. El reto de hoy es satisfacer la demanda, aumentar la calidad de vida de las personas y generar un entorno seguro, tranquilo y eficiente. Ante estos desarrollos, los esfuerzos se centran en que las personas puedan trabajar, vivir, trasladarse, divertirse y ser felices con sus familias.
Adecuar estos espacios puede hacerse de manera administrada gracias a las plantas distritales, las cuales ayudan a distribuir la energía térmica bajo la forma de agua helada o agua caliente desde una producción centralizada y hacia los consumidores residenciales, institucionales, comerciales o industriales. Esto porque ahora los edificios y casas inteligentes van de la mano con una construcción sustentable.
El reto de los diseñadores, arquitectos e ingenieros es el aprovechamiento e instalación óptima de plantas distritales, colocarlas de manera eficiente para poder abarcar totalmente los complejos.
¿Cómo se conforma una planta distrital?
Los componentes principales de una planta distrital y sus diferentes opciones o configuraciones son:
- Carga térmica
- Intercambiador de calor
- Suministro directo
- Red de distribución
- Sobre el nivel de suelo ($, baja vida útil)
- Subterráneo ($$$, alta vida útil) – Túnel, trinchera o enterrado
- Preaislados ($$$)
- No aislados ($, climas fríos)
- Planta de agua helada
- Central chiller de absorción
- Chiller de compresión eléctrica (tornillo, centrífugo)
- Combinación de ambas tecnologías
Estos sistemas presentan beneficios, ya comprobados en otros países, que los vuelven cada vez más factibles y una tendencia que complementa a las ciudades sustentables e inteligentes. Por esa misma razón se tiene que analizar de manera holística a los proyectos inmobiliarios, y asegurar así la viabilidad técnico-económica de su implementación. Es importante contemplar los siguientes puntos para el aprovechamiento óptimo de estos proyectos:
- Definir el método de cobro de electricidad para la generación de facturas de los usuarios:
- Cargo por capacidad conectada
- Cargo por demanda y consumo
- Penalización por no sostener el diferencial de temperatura de diseño
- Eventual cargo puntual por conexión hidráulica
- Realizar modelados de las alternativas para obtener un buen resultado en la evaluación de ciclo de vida del proyecto
- Implementar el control para monitorear el comportamiento del agua helada y generar reportes de cobro proporcional al consumo de cada inquilino
- Asegurar, desde el inicio del proyecto, el número de conexión / cliente
- No sobrevaluar la demanda futura
- Tener una red de distribución de agua helada con diámetros de tubería lo más grandes posible:
- Menor caída de presión
- Mayor posibilidad de expansión a futuro
- Tener presente que los proyectos de planta de agua helada implican un desfase de inversión inicial por el costo de la red hidráulica (hasta un 50 por ciento del monto total del proyecto)
Las plantas distritales ayudan a la administración de varios edificios en un mismo complejo, y las ventajas económicas y resultados en pro del medioambiente son parte esencial del uso de estos equipos. Ante el crecimiento de los desarrollos urbanos mixtos, las tecnologías conectadas y algunos cambios climáticos, es de suma importancia adquirir equipos de fácil instalación, bajo costo de mantenimiento, con una amplia vida útil (más de 25 años) y que brinden beneficios económicos y de sustentabilidad.
Las plantas distritales cuentan con una tecnología avanzada que ayuda a tener mayor eficiencia del sistema con un menor costo de operación; por ello, deben supervisarse por especialistas calificados y dedicados a la gestión y monitoreo de las mismas. Este tipo de instalaciones, además, brindan la oportunidad de reducir la capacidad de los equipos de generación de agua helada con respecto a la suma de la carga de las unidades terminales. Otras ventajas de estos sistemas son:
- Mejor confiabilidad y longevidad del sistema global (menor número de equipos, redundancia)
- Menor desembolso de capital tanto en inversión total como en mantenimiento (menor número de chillers, bombas, torres de enfriamiento, sistema de control único, accesorios hidráulicos, etcétera)
- Incrementa el espacio útil al concentrar la mayor parte de los equipos fuera del espacio comercial
- Permite tener una fuente adicional de ingresos, ya que se puede comercializar el suministro de agua helada para climatización
- Elimina ruidos y vibraciones ocasionados por equipos de aire acondicionado dentro de los espacios ocupados
Existen proyectos en proceso de evaluación y construcción para los cuales las plantas distritales podrían ser sistemas de apoyo en la administración de energía de forma centralizada. Para que sea posible su implementación, los siguientes puntos deben ser tomados en cuenta:
- Planeación y gestión en fase de construcción (permisos, proyectos en fases, todas las partes involucradas en el desarrollo del proyecto)
- Identificación de proyectos inmobiliarios adecuados para la instalación de plantas distritales
- Sensibilidad y conocimiento de las plantas distritales por parte de los diferentes colaboradores del proyecto
- Considerar el costo del ciclo de vida en lugar del monto de la inversión inicial
- Desfase de inversión de capital en proyectos de mayor tamaño (<50 por ciento del coste total = red de distribución hidráulica)
Conocer a cabalidad el funcionamiento de las plantas distritales y, sobre todo, identificar adecuadamente los proyectos que sí son candidatos para implementar la instalación son elementos fundamentales para asegurar el éxito.
Mejores prácticas
Existen dos posibles arreglos principales de distribución de agua helada y varias configuraciones de las unidades generadoras de agua helada en las plantas distritales multigenerador. Una configuración son las plantas asimétricas en las que, por lo menos, uno de los generadores tiene una capacidad de refrigeración diferente de los demás. Estas configuraciones son más difíciles de operar, sobre todo al momento de añadir o sustraer uno de los equipos de generación de agua helada. También implican una secuencia de operación de las torres de enfriamiento compleja.
Las plantas simétricas con almacenamiento de hielo pueden representar una mejor opción. Este sistema está sujeto a la tarifa eléctrica del cliente y del comportamiento de la carga térmica respeto al tiempo. Además, los tanques de almacenamiento térmico pueden actuar como un swing-chiller (rotación de equipos en función de la capacidad del mismo, a razón de la demanda, regularmente utilizada en plantas asimétricas) y proporcionan ahorros por peak shaving (eliminación de la cresta de demanda a lo largo del día usando métodos alternos de alimentación térmica, en este caso, empleando tanques de almacenamiento térmico). Lo anterior ayuda a mejorar el desempeño de la planta, aprovechando como ventaja el método de cobro actual de electricidad, debido a la diversificación de precios por horario de uso y favoreciendo que el sistema permanezca en puntos más eficientes de operación.
Otro factor importante es la red de distribución hidráulica. Como ya se mencionó, el costo de esta red puede alcanzar el 50 por ciento del costo total de una planta distrital porque involucra diámetros de tubería considerables, se coloca bajo tierra en la mayoría de los casos y, finalmente, por su tamaño. Sin embargo, querer ahorrar sobre el costo de la red de distribución, reduciendo al mínimo el diámetro de la misma sería un error. En efecto, entre más pequeña la red hidráulica más caída de presión tendrán que vencer las bombas. También, y en caso de conexiones adicionales a futuro, un diámetro mayor permite incrementar el flujo máximo de agua helada sin necesidad de cambiar la tubería.
Al momento de evaluar la viabilidad de un proyecto de planta distrital, y para comparar diseños diferentes, es mandatorio el uso de una herramienta de simulación energética para evaluar, no sólo los costos derivados de la operación, sino los costos de instalación y mantenimiento, alternativas como el almacenamiento de hielo, costos por ton/h, así como la eficiencia global de la planta de generación de agua helada.
También, y para la correcta evaluación de un proyecto de planta distrital, es importante no sobrevaluar la capacidad de enfriamiento necesaria. Esto por las siguientes razones:
- Una mayor capacidad de enfriamiento requiere una mayor inversión inicial, la cual no es necesaria
- Esta sobreinversión inicial implica un costo mayor de conexión para el usuario final. Hace que la solución de una planta distrital se vuelva menos competitiva
- El riesgo es sobrevaluar también los futuros ingresos por concepto de cobro de servicio. Con esta diferencia entre ganancias estimadas y reales, los indicadores financieros del proyecto se verán afectados
Metodología de medición y cálculo de consumo por usuario
Existen dos tipos de medición y constan de diferentes características dependiendo de su uso:
- Medición Eléctrica (kWh): se requiere saber el total de energía consumida por la planta de agua helada, incluyendo enfriadores, bombeos y torres. Hay dos opciones, la primera es una subestación para cuarto de máquinas y la segunda es la medición puntal equipo por equipo
- Medición Térmica (BTU): se requiere saber cuánta energía térmica está consumiendo cada usuario
El procedimiento de cálculo es el siguiente:
- Sumar el consumo térmico (BTU) de los usuarios cuyo consumo sea mayor a 0
- Obtener el porcentaje de consumo de cada usuario con respecto al total obtenido en el punto 1 (sólo considerar el número de usuarios cuyo consumo fue mayor a 0)
- Utilizar el porcentaje de consumo obtenido en el punto 2 para calcular la energía eléctrica por usuario
Donde:
BTU por usuario = [BTUTotalU]
BTU Total = [BTUTotalT]
Porcentaje de consumo por usuario = [PU]
Energía Eléctrica Total = [ET]
Energía Eléctrica por usuario = [EU]
Para realizar el cálculo de costo de electricidad por usuario en función del consumo de BTU es necesario considerar el método de cálculo del suministrador de energía eléctrica al sitio, ya que éste será vital para generar los cobros por usuario de manera correcta según los horarios de uso y la capacidad.
Se hace hincapié en que todos los involucrados en el proyecto deben saber las características y diferenciadores que se requieren para cada una de las construcciones, de esta manera la selección de las plantas distritales será más eficiente.
Esta tendencia está impactando y modificando el mercado inmobiliario en todo el mundo. Actualmente, en México existen 101 centros de usos mixtos, de éstos, 44 se encuentran en la Ciudad de México. Estos espacios son diseñados para que las personas disfruten de una mejor calidad de vida, en donde oficinas, centros comerciales y departamentos cohabiten en equilibro y armonía con el medioambiente.
Lo que se tiene en mente es que estos nuevos desarrollos inmobiliarios sean más sustentables y eficientes, de tal manera que todo quede centralizado, de esta manera se suministra agua helada a edificios como oficinas y fábricas que necesitan refrigeración; los edificios conectados son una de las tendencias que también está en aumento. Las plantas distritales permiten que el costo de cada nuevo proyecto inmobiliario no sea tan alto, el uso de energía esté bien controlado y esto no sobrepase lo ya contratado.
Estos nuevos desarrollos inmobiliarios no son algo pasajero o de moda, al contrario, irá al alza y es que, de acuerdo con la Organización de las Naciones Unidas, en 2016, la población mundial fue de 7 mil 500 millones de habitantes, y para 2050 se estima que la cifra llegará a 9 mil 600. De éstos, más de un 70 por ciento residirá en núcleos urbanos.
La explosión demográfica también modifica la vida cotidiana, ya que se requiere una mayor eficiencia en todos los sentidos, ciudades más seguras, mejor calidad en el transporte público, costo de viviendas bajos, mayor cercanía a tiendas departamentales y sucursales de servicios, etcétera; es por esto que el tema de los desarrollos urbanos mixtos va en aumento, y las desarrolladoras están preocupadas por la puntualidad de la construcción de los edificios.
Tampoco se debe desdeñar el papel que tienen estos proyectos en el medioambiente, pues hay que buscar contribuir cada día de manera sustentable con soluciones que ofrezcan menor consumo de energía y, por lo tanto, reducir los costos operativos.
La demanda de prácticas sustentables ha crecido de forma espectacular. Los clientes esperan que las compañías con las que hacen negocios estén comprometidas con la sustentabilidad, no sólo como un gesto de administración ambiental responsable, sino también como una articulación de su enfoque de negocios orientado y centrado en el futuro.
Los nuevos modelos de construcción aliados con las plantas distritales ayudarán a que el boom en el sector de la construcción y las nuevas tecnologías converjan para reducir el impacto ambiental y lograr una mayor eficiencia, así como a una disminución generalizada en los costos. Estos sistemas permitirán un ahorro energético para todo tipo de proyecto; la tendencia seguirá en crecimiento, y cada vez más veremos desarrollos urbanos mixtos en la ciudad.
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Florian Cliquot
Ingeniero en Energía Industrial por la Escuela Nacional Superior de Ingenieros de Poitiers, en Francia. Se ha desempeñado como ingeniero en eficiencia energética y project manager. Actualmente trabaja en TRANE como energy account manager con un enfoque para proyectos llave en mano, necesidades de mejora energética de sus instalaciones o de una solución integral.
Fernando Campos Ruiz
Ingeniero en Mecánica con Especialidad en Máquinas Térmicas Hidráulicas por el IPN. Actualmente cursa una maestría en Administración de la Energía y Recursos Renovables en el ITESM, Campus Estado de México. Desde el 2014 a la fecha colabora como energy & CDS specialist en TRANE México.
