Abastecimiento de Agua Renovacion de Instalaciones

RENO

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Y

CIMIENTOTIVO

O

MAGÍSTER HÁBITAT SUSTENTABLE Y EFICIENCIA ENERGÉTICA EVALUACIÓN ECONÓMICA Y ANÁLISIS FINANCIERO

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MILTHON BARRIOS - ARTURO PÉREZ

ANTECEDENTES PRESENTACIÓN DE PROYECTO

El Proyecto para sustituir parcialmente los requerimientos de energía fósil (gas licuado) para calentar A.C.S. y piscina temperada en el Macrocentro Deportivo CEDAJ Guanajuato, consiste en reemplazar una parte de la actual generación de agua caliente, mediante la instalación de colectores solares. El Proyecto se encuentra ubicado en la carretera Guanajuato - Dolores Hidalgo, km 1.5, en el municipio de Guanajuato, Guanajuato, México. El Centro deportivo administrado por el CEDAJ (Comisión Estatal del Deporte y Apoyo a la Juventud) tiene carácter regional, y cuenta con instalaciones adecuadas para deportistas de alto rendimiento. El complejo atiende diariamente a 250 personas los 365 días del año con un consumo de 45 litros/persona. La temperatura del A.C.S. a suministrar para el uso adecuado de las instalaciones es de 45 °C.

La piscina temperada con la que cuenta el complejo, tiene unas dimensiones de 25 m de largo, 12 m de ancho y una profundidad promedio de 1.8 m. La temperatura del agua de ingreso a la piscina es de 30 °C y el período de uso de la piscina con agua temperada es entre marzo y noviembre, ambos meses inclusive y 12 horas al día.

Actualmente, el centro deportivo que se encuentra bajo la administración del Gobierno del estado de Guanajuato, presenta una demanda de aproximadamente 401,682.3 kw/h año para abastecer de agua caliente el complejo, lo que significa un gasto de aproximadamente de $ 405,131.90 MXN al año, gasto que sin lugar a dudas, significa un egreso sustancial para el Estado.


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PRESENTACIÓN DE INVERSIONISTA Nuestra sociedad se caracteriza por un consumo por excelencia de energía, que ve progresar aritméticamente sus necesidades energéticas, y este porcentaje va en aumento cada año, se estima que en 30 años las necesidades energéticas quintuplicaran las necesidades presentes. El sistema económico de las sociedades industrializadas o en vías de industrialización se basa en el consumo de energía. La disponibilidad de la energía es un factor fundamental para el desarrollo y el crecimiento económico y esto afecta directamente a la calidad de vida del ser humano. El consumo energético es un factor determinante en el desarrollo de un país, por el hecho de que el crecimiento económico y el consumo de energía crecen aparejados o paralelamente. Es por ello que existe una búsqueda de nuevas fuentes de energías no convencionales que puedan satisfacer las necesidades de combustible siempre en aumento. La sociedad en los últimos años ha tomado conciencia energética y valor de sus recursos naturales y ecosistema que los rodea. Tomando como premisa la conservación y sostenibilidad en la búsqueda de fuentes de energía que sean más limpias, más baratas y no perecederas, y a implantar medidas de ahorro y consumo racional de la energía. RESUMEN DE FACTIBILIDAD TÉCNICA La radiación solar se aprovecha tradicionalmente para una gran variedad de aplicaciones térmicas tales como la calefacción o refrigeración pasiva de edificios, la producción de sal o el secado de ropa, grano, madera, pescado y carne, en magnitudes que no se han cuantificado1. Existen asimismo diversas tecnologías comerciales para el calentamiento de agua u otros fluidos o bien para refrigeración. La principal tecnología para el aprovechamiento térmico de la radiación solar es el calentador solar de agua. Los calentadores solares se dividen principalmente en dos tipos: colectores solares planos y tubos evacuados.

Por su ubicación geográfica México cuenta con excelentes recursos de energía solar, con un promedio de radiación de alrededor de 5 kWh/m2 por día, lo que significa que en un m2 y con un equipo solar de eficiencia de 50% se reciba diariamente el equivalente a la energía contenida en un metro cúbico de gas natural, o bien, la de 1.3 litros de gas licuado de petróleo (...) Suponiendo que los 230 PJoules que se estiman como consumo anual para calentar agua en México, se proveyera con equipos solares, el área que se tendría instalada sería cercana a los 70 millones de metros cuadrados, lo que representaría un ahorro aproximado de casi 5 millones de toneladas de gas licuado y 640,200 metros

1 Secretaría de Energía. Energías Renovables para el Desarrollo Sustentable en México. México 2009.


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cúbicos de gas natural, equivalentes a poco más de 49 mil millones de pesos en recursos ahorrados, además de una disminución de alrededor de 4 millones de toneladas en emisiones de CO2 equivalentes al año2.

El potencial técnico para el aprovechamiento térmico de la radiación es prácticamente ilimitado. Y el potencial para el desarrollo de esta tecnología depende más bien de la demanda para el calentamiento de fluidos a baja temperatura en los sectores residencial, comercial, de servicios, industrial y agrícola, que se ha estimado en 230 PJ/año, en combustible. Suponiendo que la mitad de esta demanda podría ser satisfecha por calentadores solares de agua, el potencial para el desarrollo de esta tecnología sería de 35 millones de m² de colectores solares, que proveerían 115 PJ/año, equivalentes al 2.5% del consumo final energético de México. Todo este potencial es económicamente viable3.

El Programa para la Promoción de Calentadores Solares de Agua en México: La Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (CONUEE), en colaboración con la GTZ y la Asociación Nacional de Energía Solar, A.C. (ANES), ha tomado la iniciativa de diseñar e implementar el Programa para la Promoción de Calentadores Solares de Agua en México (PROCALSOL), orientado a apoyar las acciones que en México se están considerando y desarrollando, a fin de complementarlas, de manera que, en el plazo de la presente administración federal, se amplíe significativamente el mercado de calentamiento solar de agua en los sectores residencial, comercial, industrial y de agronegocios de México. El PROCALSOL busca, asimismo, garantizar el nivel de calidad en los productos y servicios, favorecer el desarrollo de la industria nacional, y promover la adopción de tecnología desarrollada por los centros de investigación nacionales. El Programa plantea como meta global tener instalados, para el año 2012, un millón ochocientos mil metros cuadrados adicionales de calentadores solares de agua, mediante cuatro Líneas de Acción: Regulación, Financiamiento e incentivos económicos, Información y Gestión4.

México se encuentra hoy en día, ante un panorama normativo, institucional y programático más favorable que el de hace algunos años que le permiten aprovechar los múltiples beneficios económicos, sociales y ambientales de las energías renovables, las cuales, gracias a la enorme disponibilidad energética (radiación solar, viento, etc), las hacen técnicamente viables como fuentes de energía sustentable.

2 PROCASOL. Programa para la Promoción de Calentadores Solares de Agua en México. 2007-2012. 3 Secretaría de Energía. Energías Renovables para el Desarrollo Sustentable en México. México 2009. 4 CONUEE, 2007; www.procalsol.gob.mx; contacto: [email protected]


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VALORACIONES EVALUACIÓN SOCIAL La sociedad en los últimos años ha tomado conciencia energética y sobre la importancia del cuidar, preservar y mantener sus recursos naturales y medio ambiente con el fin de lograr un desarrollo sostenible más eficiente. La estrategia de intervención se orienta hacia la satisfacción de las necesidades prioritarias de renovación de instalaciones para el abastecimiento de agua caliente en el Macrocentro deportivo CEDAJ Guanajuato. Las propuestas de acción desarrolladas dentro del plan comprenden el mejoramiento de los sistemas productivos y los ingresos, no solamente a corto plazo, sino también con una visión de sostenibilidad y de respeto de los derechos de las generaciones futuras. También se brindará una importante atención a las necesidades sociales básicas de recreación de los usuarios, al proteger su salud, desarrollar la actividad física y promover el desarrollo tecnológico sustentable. EVALUACIÓN ECOLÓGICA América Latina y el Caribe no es un gran emisor de gases de efecto invernadero, en particular de CO2, comparado con otros países más desarrollados, sin embargo las emisiones de CO2 de 2004 superaron en un 75% las registradas en 1980, lo que significó un crecimiento sostenido del orden del 2,4 % anual. Esta tendencia que parece difícil de modificar de no mediar políticas activas para este fin.


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En el protocolo de Kioto, con el argumento de disminuir las emisiones de dióxido de carbono, se permitió a la industria la posibilidad de compensar la contaminación producida invirtiendo en proyectos de captación o reducción de dióxido de carbono. A su vez que asumieron compromisos para contribuir a paliar los efectos del Cambio Climático. Hoy la región puede aprovechar las posibilidades que ofrece el mercado de reducciones certificadas de emisiones a través de proyectos del Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) para inducir patrones de producción y consumo más limpios y con menores impactos locales, puesto que las reducciones de CO2 van aparejadas de la reducción de contaminantes locales.

NOTA : El Mecanismo de Desarrollo Limpio o Mecanismo para un Desarrollo Limpio (MDL) es un acuerdo suscrito en el Protocolo de Kioto


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establecido en su artículo 12, que permite a los gobiernos de los países industrializados (también llamados países desarrollados o países del Anexo1 del Protocolo de Kioto) y a las empresas (personas naturales o jurídicas, entidades públicas o privadas) suscribir acuerdos para cumplir con metas de reducción de gases de efecto invernadero (GEI) en el primer periodo de compromiso comprendido entre los años 2008 - 2012, invirtiendo en proyectos de reducción de emisiones en países en vías de desarrollo (también denominados países no incluidos en el Anexo 1 del Protocolo de Kioto) como una alternativa para adquirir reducciones certificadas de emisiones (RCE) a menores costos que en sus mercados.

Por la nueva conciencia ecología y valorización de los recursos naturales, cada vez son más los países que optan por buscar fuentes de energías renovables. Entre el recurso natural destacado por ser inagotable que se encuentran en abundancia es el que nos proporciona el sol, es un recurso no convencional y es una alternativas para remplazar gran parte de la energía que se consume. La energía solar es un recurso que promete sustentar toda aquella energía producida de forma artificial. La energía solar puede desarrollarse en cualquier país del mundo siempre y cuando cuente con la tecnología adecuada para hacerlo. México ha implementado políticas y programas que permiten el desarrollo y la práctica de energía solar por medio de la Comisión Nacional para el Ahorro de Energía (CONAE) , que es un órgano administrativo desconcentrado de la Secretaría de Energía, que goza de autonomía técnica y operativa y que tiene por objeto fungir como órgano técnico de consulta de las dependencias y entidades de la Administración Pública Federal, así como de los gobiernos de las entidades federativas, de los municipios y de los particulares, en materia de ahorro y uso eficiente de la energía y de aprovechamiento de energías renovables. Entres su funciones primordiales está el de fomentar, preparar, promover y gestionar el desarrollo del Programa de la Promoción de Calentadores Solares de Agua en México. Con este nuevo sistema de Energía Solar, se contribuye al autoabastecimiento energético nacional y por lo tanto social, con un impacto comparativamente mucho menor que las fuentes convencionales de energía. MARCO NORMATIVO El aprovechamiento de las energías renovables se sustenta en varios artículos constitucionales, entre ellos:

• El artículo 4°, que establece el derecho a un medio ambiente adecuado. • El artículo 25, que señala que corresponde al Estado la rectoría del desarrollo

nacional, para garantizar que éste sea integral y sustentable y que fortalezca la Soberanía de la Nación.


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• El artículo 27, que en su tercer párrafo otorga a la Nación el derecho de regular, en beneficio social, “el aprovechamiento de los elementos naturales susceptibles de apropiación [incluyendo los energéticos no renovables], con objeto de hacer una distribución equitativa de la riqueza pública, cuidar de su conservación, lograr el desarrollo equilibrado del país y el mejoramiento de las condiciones de vida de la población rural y urbana.”

• El artículo 28, que establece la necesidad de asegurar la eficacia de la prestación de los servicios y la utilización social de los bienes.

Desde el año 2001, el Desarrollo sustentable se establece en México como uno de los ejes centrales en las políticas públicas del país, incluyéndose en el Plan Nacional de Desarrollo (PND) 2001-2006, y posteriormente en el PND 2007-2012. Dando forma al Programa Sectorial de Energía, que desde entonces propone establecer las acciones necesarias para que tanto la iniciativa pública, como privada, puedan desarrollar proyectos de energía limpia, manifestando que es necesario crear las condiciones para un desarrollo sustentable a fin de lograr un crecimiento de calidad, poniendo de manifiesto los beneficios económicos y medio ambientales que supone el Desarrollo Sustentable. En el año 2008, el presidente Felipe Calderón, emite la “Ley para el aprovechamiento de energías renovables”, reformada en 2012, y su respectivo reglamento, que expresa que “el Estado mexicano promoverá la eficiencia y sustentabilidad energética, así como la reducción de la dependencia de los hidrocarburos como fuente primaria de energía”5, obligando a los estados y sus municipios a emprender acciones y programas para promover la investigación, el desarrollo y la implementación de energías limpias, en coordinación con la SENER. Sin embargo, no existe norma federal orientada al uso de la energía limpia como alternativa energética. Es el Gobierno del Distrito Federal, quién lanza la norma NADF-008-AMBT-2005 que es la primera en establecer las especificaciones técnicas para el aprovechamiento de la energía solar en el calentamiento de agua en albercas, fosas de clavados, regaderas, lavamanos, usos de cocina, lavanderías y tintorerías. Siendo la única norma de referencia en materia de aprovechamiento de la energía solar en el país. El Gobierno del D.F. establece como una de sus prioridades proteger la salud de sus habitantes, preservar el Medio Ambiente, y promover el desarrollo de las tecnologías sustentables. Esta Norma tiene por objeto establecer los criterios para el aprovechamiento de la energía solar en el calentamiento de agua, señalando como uno de ellos, que los establecimientos, medianos y grandes de nueva creación o que se remodelen, deberán proveer al menos un 30% del consumo energético anual para utilización de agua caliente mediante energía solar. Si bien, esta norma no es aplicable en el estado de Guanajuato, es la única referencia normativa vigente establecida en alguna de las entidades federativas. 5 Cámara de Diputados. H. Congreso de la Unión. Ley para el aprovechamiento de energías renovables y el financiamiento de la transición energética. Artículo 2°.


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EVALUACIÓN ECONÓMICA DEFINICIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE INVERSIÓN. Se evaluarán dos alternativas de colectores solares, cada sistema se conectará en paralelo, y bajo el mismo circuito. El sistema solar, se conectará a la instalación existente que actualmente funciona mediante caldera a gas licuado, permitiendo el uso simultáneo. Los colectores solares se conectarán en paralelo en un circuito cerrado, que transferirán su calor al sistema principal mediante intercambiadores de placas. Un acumulador de agua se instalará para almacenar agua caliente sanitaria, con un volumen de almacenaje igual a 50 lts/m2 de panel. El sistema de energía solar podrá funcionar para abastecer el A.C.S. o la piscina temperada o ambos de manera simultánea. La caldera a gas licuado entrará en funcionamiento cuando el agua caliente provista por los colectores solares no sea suficiente, no tenga la temperatura adecuada, o no se encuentre en funcionamiento, en ese caso el agua del sistema pasará por otro intercambiador de placas que recoge el calor del sistema de gas, antes de llegar a su destino. El cambio deberá realizarse de manera automática mediante la instalación de termómetros y un sistema de llaves automatizado. El sistema solar, deberá proveer al menos un 30% del consumo total anual de la energía demandada por el proyecto. Circuito General de Instalación. Simbología

Regreso Piscina

A.C. Piscina

A.C.S.

Caldera

Intercambiadorde calorIntercambiador

de calor

Acumulador para ACS

Sistema de Energía Solar

Intercambiadorde calor

Sistema auxiliar a Gas

Colectores Solares

Intercambiadorde calor

Sistema Seguridad

Vaso deExpansión

Agua de Red

T

M

Jarro de aire

T

M

T M

M

M

Sistema Automatizado

Sistema Automatizado

T

M

Agua de Red

T

M

Circulación A.C.

Circulación A.F.

Llave de Salida A.C.Llave de Salida A.F.

Jarro de aire

Llave de paso

Termómetro

Manómetro

TM

M

Bomba de circulacióncon llave de salida

Válvula antiretorno

Intercambiador de placas

Sistema Automatizadode llaves de paso


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Temperatura Temperatura Temperatura Radiación Acumulada Rendimientomes dias_mes Entrada agua Salida agua exterior Rad total dia/mes I_ns_hora mensual Colector

°C °C °C [kWh/m2 día] [kW/m2] kW h/m2 mes °C m2/W °C2 m2/W %Enero 31 50.0 60.0 14.4 4.67 0.49 144.77 0.0829 3.3640 50.4%Febrero 28 50.0 60.0 15.6 5.64 0.43 157.92 0.0916 3.6101 47.0%Marzo 31 50.0 60.0 18.1 6.64 0.68 205.84 0.0543 2.0024 62.4%Abril 30 50.0 60.0 20.4 6.89 0.68 206.70 0.0509 1.7605 64.0%Mayo 31 50.0 60.0 21.6 6.85 0.83 212.35 0.0402 1.3440 68.3%Junio 30 50.0 60.0 20.7 6.36 0.73 190.80 0.0470 1.6116 65.6%Julio 31 50.0 60.0 19.3 6.06 0.83 187.86 0.0430 1.5355 67.1%Agosto 31 50.0 60.0 19.3 6.01 0.73 186.31 0.0489 1.7459 64.7%Septiembre 30 50.0 60.0 18.9 5.42 0.74 162.60 0.0488 1.7611 64.7%Octubre 31 50.0 60.0 17.9 5.31 0.63 164.61 0.0589 2.1848 60.5%Noviembre 30 50.0 60.0 16.1 5.05 0.50 151.50 0.0778 3.0264 52.7%Diciembre 31 50.0 60.0 14.7 4.57 0.49 141.67 0.0822 3.3145 39.5%

5.79 0.65 2112.93 58.9%

( )f a

ns

t tI− 2( )f a

ns

t tI−

Radiación útil Consumo Total Energia Costo total Energía Aporte solar Aporte combustible Costo consumo Ahorromes mensual Calef. A.C.S. y Piscina Calef. A:C:S y Piscina mensual mensual gas mensual

kW h/m2 mes kW-h/mes US$/mes f kW-h/mes kW-h/mes US$/mes US$/mesEnero 72.94 16,435.9 1,109.2 86.4% 14,197.1 2,238.9 151.1 958.1Febrero 74.15 14,366.5 969.6 99.8% 14,333.2 33.3 2.2 967.3Marzo 128.51 40,192.6 3,221.5 65.1% 26,178.5 14,014.1 945.8 2,275.7Abril 132.25 38,383.0 3,083.0 68.1% 26,134.2 12,248.8 826.6 2,256.3Mayo 145.09 38,867.2 3,132.1 68.5% 26,611.8 12,255.4 827.1 2,305.0Junio 125.10 38,126.5 3,065.7 63.6% 24,263.2 13,863.3 935.6 2,130.1Julio 125.99 39,662.4 3,185.7 60.5% 23,984.4 15,678.1 1,058.1 2,127.7Agosto 120.53 40,192.6 3,221.5 59.8% 24,019.3 16,173.4 1,091.5 2,130.0Septiembre 105.22 39,152.6 3,134.9 54.0% 21,158.0 17,994.7 1,214.4 1,920.5Octubre 99.66 40,457.7 3,239.4 52.8% 21,349.6 19,108.1 1,289.6 1,949.8Noviembre 79.79 39,409.2 3,152.2 49.8% 19,614.2 19,795.0 1,335.9 1,816.3Diciembre 55.92 16,435.9 1,109.2 85.1% 13,985.2 2,450.7 165.4 943.8

1265.16 401,682.3 31,624.1 67.8% 255,828.5 145,853.7 9,843.4 21,780.7

Carta- F

Alternativa A. Colectores solares del tipo plano vidriado de la marca enertres, modelo CS 2402.

El Colector Enertres es un captador solar de alta calidad y rendimiento para montaje horizontal e inclinado, su vidrio alcanza un factor de transmisión del 96% que asegura su estanqueidad. Tiene una superficie absorbente recubierta al vacío (α = 95%, ε = 5%) que minimiza la radiación emitida, y asilamiento térmico posterior para minimizar las pérdidas de calor. Cada colector cuenta con un área de 2.4 m2.

Rendimiento del Colector. El rendimiento del colector, de acuerdo a la norma europea, es del 84.4%, aunque sus factores de pérdidas son de 3.48% y 0.0154% lo que hace necesario un total de 96 colectores solares (230.4 m2 de panel) para obtener un rendimiento del 99.8% para el mes de febrero de acuerdo a

la carta - F. Lo que asegura que la capacidad del sistema no exceda la demanda de agua caliente en ningún momento del año. Con una superficie de 230.4 m2, se obtiene un rendimiento del sistema de colectores de un 58.9% anual, lo que significa un aporte solar mensual de 255,828.5 kw/h año.

84.4%

3.480 W/m2 °C

0.0154 W/m2 °C2

2

0 1 2

( ) ( )f a f a

ns ns

t t t ta a

I Iη η

− −= − −

0η =

1a =

2a =

°C 50.0°C 60.0

m2 2.4096

m2 230.4lt/m2 50m3 11.52

Superficie colectora solarNúmero de colectores

Temperatura entrada agua al colector

Capacidad estanque acumulaciónVolumen estanque

Temperatura salida agua del colector

Superficie del colector


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Temperatura Temperatura Temperatura Radiación Acumulada Rendimientomes dias_mes Entrada agua Salida agua exterior Rad total dia/mes I_ns_hora mensual Colector

°C °C °C [kWh/m2 día] [kW/m2] kW h/m2 mes °C m2/W °C2 m2/W %Enero 31 50.0 60.0 14.4 4.67 0.49 144.77 0.0829 3.3640 48.2%Febrero 28 50.0 60.0 15.6 5.64 0.43 157.92 0.0916 3.6101 46.2%Marzo 31 50.0 60.0 18.1 6.64 0.68 205.84 0.0543 2.0024 56.3%Abril 30 50.0 60.0 20.4 6.89 0.68 206.70 0.0509 1.7605 57.5%Mayo 31 50.0 60.0 21.6 6.85 0.83 212.35 0.0402 1.3440 60.3%Junio 30 50.0 60.0 20.7 6.36 0.73 190.80 0.0470 1.6116 58.5%Julio 31 50.0 60.0 19.3 6.06 0.83 187.86 0.0430 1.5355 59.3%Agosto 31 50.0 60.0 19.3 6.01 0.73 186.31 0.0489 1.7459 57.8%Septiembre 30 50.0 60.0 18.9 5.42 0.74 162.60 0.0488 1.7611 57.8%Octubre 31 50.0 60.0 17.9 5.31 0.63 164.61 0.0589 2.1848 55.1%Noviembre 30 50.0 60.0 16.1 5.05 0.50 151.50 0.0778 3.0264 49.9%Diciembre 31 50.0 60.0 14.7 4.57 0.49 141.67 0.0822 3.3145 39.5%

5.79 0.65 2112.93 53.9%

( )f a

ns

t tI− 2( )f a

ns

t tI−

Alternativa B. Colectores solares de tubo evacuado marca Escosol, modelo Sunmax 30 58/1800.

Los Colectores solares de tubo evacuado Heat Pipe están fabricados con la más alta tecnología de tubo de vacío. El vacío funciona como aislante, minimizando las pérdidas por transmisión. El sistema Heat Pipe es de fácil instalación y mantenimiento, además de que la ausencia de agua en los tubos evita problemas de deposiciones calcáreas. La forma tubular permite aprovechar al máximo la radiación solar, y reducir las pérdidas incluso con poco ángulo de inclinación.

Rendimiento del Colector. El rendimiento del colector, de acuerdo a la norma europea, es del 70%, y sus factores de pérdida son de 1.45% y 0.029%, haciendo necesario un total de 102 colectores (226.4 m2 de panel) para obtener un rendimiento del 99.9% para el mes de febrero de acuerdo a la carta - F. Con este colector, se obtiene un rendimiento del sistema de 53.9% anual, lo que significa un aporte solar anual de 237,764.1 kw/h año.

70.0%

1.450 W/m2 °C

0.029 W/m2 °C2

2

0 1 2

( ) ( )f a f a

ns ns

t t t ta a

I Iη η

− −= − −

0η =

1a =

2a =

°C 50.0°C 60.0

m2 2.22102

m2 226.4lt/m2 50m3 11.322

Superficie colectora solarNúmero de colectores

Temperatura entrada agua al colector

Capacidad estanque acumulaciónVolumen estanque

Temperatura salida agua del colector

Superficie del colector

Radiación útil Consumo Total Energia Costo total Energía Aporte solar Aporte combustible Costo consumo Ahorromes mensual Calef. A.C.S. y Piscina Calef. A:C:S y Piscina mensual mensual gas mensual

kW h/m2 mes kW-h/mes US$/mes f kW-h/mes kW-h/mes US$/mes US$/mesEnero 69.82 16,435.9 1,109.2 85.7% 14,092.3 2,343.6 158.2 951.1Febrero 73.03 14,366.5 969.6 99.9% 14,345.9 20.5 1.4 968.2Marzo 115.94 40,192.6 3,221.5 59.5% 23,928.8 16,263.9 1,097.6 2,123.9Abril 118.89 38,383.0 3,083.0 62.2% 23,870.0 14,513.0 979.5 2,103.5Mayo 127.98 38,867.2 3,132.1 62.8% 24,391.9 14,475.3 976.9 2,155.2Junio 111.64 38,126.5 3,065.7 58.3% 22,217.2 15,909.3 1,073.7 1,992.0Julio 111.42 39,662.4 3,185.7 55.5% 22,002.0 17,660.5 1,191.9 1,993.9Agosto 107.77 40,192.6 3,221.5 54.6% 21,953.4 18,239.2 1,230.9 1,990.6Septiembre 94.01 39,152.6 3,134.9 49.5% 19,380.0 19,772.6 1,334.4 1,800.5Octubre 90.74 40,457.7 3,239.4 48.5% 19,613.7 20,844.0 1,406.7 1,832.7Noviembre 75.66 39,409.2 3,152.2 45.9% 18,096.2 21,312.9 1,438.4 1,713.9Diciembre 55.92 16,435.9 1,109.2 84.4% 13,872.5 2,563.4 173.0 936.2

1152.83 401,682.3 31,624.1 63.9% 237,764.1 163,918.2 11,062.5 20,561.6

Carta- F


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INFORMACIÓN DE COSTOS Los Costos del Proyecto, se pueden dividir en 2 partes, una inversión inicial, que representa todos los gastos derivados de la puesta en marcha del proyecto energético, y los costos de operación y mantenimiento, que representan todos aquellos gastos adicionales que deben cubrirse periódicamente o eventualmente una vez entrado en operaciones el sistema de colectores solares. Para poder evaluar ambos sistemas, se debe prever que ambos cumplan con al menos un 30% de aporte total anual de la energía requerida, y que en ningún caso se sobrepase el valor del 100% contenido en el cálculo de la carta-F, evitando así sobredimensionar el sistema. Se ha considerado también, que la instalación de la caldera a gas es existente, por lo que el sistema solar se adaptará a esta como unidad de apoyo, y que para ambas alternativas el sistema general de la instalación será el mismo, difiriendo únicamente de la instalación propia de los colectores solares (ver pag. 9). Por tanto, la inversión Inicial del proyecto, se compone de los gastos derivados de la instalación de los colectores solares y de los gastos derivados del sistema requerido para conectar los colectores al sistema de gas, siendo este último el mismo para ambas alternativas. Cabe aclarar, que se considera pertinente evaluar el costo de la instalación general, y no sólo la de los colectores, pese a que se trata de una coincidencia anulable en la comparación, debido a que la adición de este costo permite evaluar el tiempo de recuperación total de la inversión.

17200050Acumulador para A.C.S. con doble vitrificado marca Enertres, Modelo DPA5000. Con capacidad para 5000 L de agua.

pza 2 6,989.00 € 13,978.00 €

17160007Vaso de expansión solar para sistema solar térmico marca Enertres. Modelo VS 200.

pza 1 87.00 € 87.00 €

17140206Intercambiador de placas termosoldadas de alta eficiencia térmica con aislamiento. Capacidad para 200m2 de panel solar. Marca Enertres. Modelo TS 76‐40H.

pza 4 2,413.00 € 9,652.00 €

10001 Termómetro pza 4 27.00 € 108.00 €

10002 Manómetro pza 2 26.00 € 52.00 €

10003 Bomba de circulación de agua Rotoplás de 1 HP. pza 3 295.00 € 885.00 €

17180100 Llave de paso motorizada pza 4 121.35 € 485.40 €

17020306 Llave de paso tipo esfera pza 11 24.07 € 264.77 €

10004 Llave de vaciado pza 5 9.00 € 45.00 €

10005 Válvula de un solo sentido pza 6 15.00 € 90.00 €

MO‐02 Montaje e instalación del sistema general. % 20% 25,647.17 € 5,129.43 €

30,776.60 €

INSTALACIÓN GENERAL

SUBTOTAL =

Clave Concepto Uni Cant P.U. € Importe

17000100 Colector Solar Enertres Modelo CS2402 pza 96 765.00 € 73,440.00 €

17011510Sistema de fijación para cubierta plana. Incluye todos los accesorios de conexión hidráulica.

pza 96 132.57 € 12,726.72 €

MO‐01 Colocación de Colector Solar y sistema de fijación a cubierta plana.

% 20% 86,166.72 € 17,233.34 €

103,400.06 € 30,776.60 €

134,176.67 € 21,468.27 € 155,644.93 €

207,692.60$ TOTAL USD (1 € = 1.3344 usd) =

INVERSIÓN INICIAL Alternativa A

SUBTOTAL COLECTORES =SUBTOTAL INSTALACIÓN GENERAL =

SUBTOTAL =IVA (16%) =

TOTAL =

INSTALACIÓN DE COLECTORES SOLARES

Clave Concepto Uni Cant P.U. € Importe

SO 04 406Colector Solar de tubos de vacío Heat Pipe. HP Escosol SUNMAX Modelo 30 58/1800

pza 102 1,275.00 € 130,050.00 €

SO 04 446Soportacion Escosol SUNMAX 30/58. Incluye todos los accesorios de conexión hidráulica.

pza 102 155.00 € 15,810.00 €

MO‐01 Colocación de Colector Solar y sistema de fijación a cubierta plana.

% 15% 145,860.00 € 21,879.00 €

167,739.00 € 30,776.60 €

198,515.60 € 31,762.50 € 230,278.10 €

307,283.10$

INVERSIÓN INICIAL Alternativa B

SUBTOTAL =IVA (16%) =

TOTAL =TOTAL USD (1 € = 1.3344 usd) =

INSTALACIÓN DE COLECTORES SOLARES

SUBTOTAL COLECTORES =SUBTOTAL INSTALACIÓN GENERAL =


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La inversión inicial, derivada del total de los montos significativos, da un total de: Alternativa A. (colector Enertres) = 207,692.60 USD @ 1 año. Alternativa B. (colector SUNMAX) = 307,283.10 USD @ 1 año. Con respecto a los costos derivados de la operación y mantenimiento del sistema solar, se deben dividir en 3 rubros, los correspondientes a los costos de mantenimiento periódico anual, los costos de reemplazo, derivados de la reparación o sustitución de algún elemento por falla o deterioro, y que constituyen gastos eventuales pero previstos, y los gastos derivados de la energía, representados por una demanda energética de acuerdo a la eficiencia del sistema. Además de esto, se evalúa el valor residual de la instalación al final de su ciclo de vida.

• Costo de mantenimiento. Se considera un 0.5% de la inversión inicial por año6. Lo que equivale a un monto de:

o Alternativa A. 1,038.46 USD o Alternativa B. 1,536.42 USD

• Costo de reemplazo. Los costos de reemplazo se estiman que no superen al 1.5% del valor de la inversión inicial, en periodos de 5 años a partir del límite de la garantía, en cuyo periodo los gastos de reemplazo no deben ser significativos7. Se considera adicionalmente un costo de reemplazo a los 25 años igual al 10% del valor de los colectores para la alternativa A y 5% para la alternativa B8.

o Alternativa A. 3,115.40 USD @ 5 años. o Alternativa A. 16,005.42 USD @ 25 años. o Alternativa B. 4,609.26 USD @ 5 años. o Alternativa B. 12,982.19 USD @ 25 años.

• Costo de energía. El costo de la energía para el funcionamiento adecuado del sistema de calefacción de agua, se divide en 2 rubros, el costo del combustible (gas licuado) utilizado por la caldera para calentar agua, y el costo de la electricidad consumida por el sistema de bombas incluidas en el sistema, este último no se considera para este análisis.

o Alternativa A. 9,843.4 USD o Alternativa B. 11,062.5 USD

• Valor Residual. Se considera que no existe un valor de rescate del proyecto, pues aunque es posible alargar la vida útil del sistema o utilizar o vender como refacciones las piezas que lo conforman, se debe asumir un costo para desmantelarlo. Por lo que se supone un balance de 0 al final de la vida útil.

6 Dato suministrado en el planteamiento del trabajo: Proyecto de Abastecimiento de ACS y Piscina temperada para complejo deportivo. Profesor Reinaldo Sánchez MHSEE 2012. 7 De acuerdo a datos proporcionados por el fabricante, como límite de la garantía, y vida útil de los distintos elementos, se estiman los costos de reemplazo. Se precisa que los gastos de mantenimiento se consideran a partir de que finaliza la garantía del colector, lo cual abarca un periodo de 10 años para la alternativa A, y un periodo de 5 años para la alternativa B. 8 Se estima un costo de reemplazo mayor para la alternativa A, en función de que en caso de dañarse un panel, debe ser sustituido todo de manera íntegra, mientras que el sistema de tubo evacuado, permite la sustitución de cada tubo de manera independiente, a costos menores.


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DIAGRAMA DE FLUJO DE CAJA

El diagrama de flujo de caja, nos permite visualizar gráficamente, los ingresos y egresos del proyecto ocurridos a través del tiempo, en nuestro caso, se grafican los costos de la inversión inicial y de los gastos ocurridos a lo largo del periodo de evaluación, afectos por la inflación, y los ahorros de combustible generados por esta inversión, afectados por la tasa de escalamiento. En los dos diagramas siguientes, se puede observar que el costo de la inversión es alto, mientras que el costo de mantenimiento es bajo, aunque constante a lo largo del periodo de evaluación, sin embargo, los ahorros generados por la baja del consumo de energía resultan significativos.

A h o r r o e n e r g é t ic o ( g a s L P )

In v e r s ió n I n ic ia l

O p e r a c ió n y M a n te n im ie n to

C o s to s d e R e e m p la z o

1 , 0 3 8 . 4 6 U S D @ 1 a ñ o .

3 ,1 1 5 . 4 0 U S D @ 5 a ñ o s .

1 6 , 0 0 5 . 4 2 U S D @ 2 5 a ñ o s .

2 0 7 , 6 9 2 . 6 0 U S D .

2 1 , 7 8 0 . 7 0 U S D @ 1 a ñ o .

A L T E R N A T IV A A

1 , 5 3 6 .4 2 U S D @ 1 a ñ o .

4 ,6 0 9 .2 6 U S D @ 5 a ñ o s .

1 2 ,9 8 2 .1 9 U S D @ 2 5 a ñ o s .

3 0 7 , 2 8 3 . 1 0 U S D .

1 8 , 3 9 2 . 2 1 U S D @ 1 a ñ o .

A h o r r o e n e r g é t ic o ( g a s L P )

In v e r s ió n I n ic ia l

O p e r a c ió n y M a n te n im ie n to

C o s to s d e R e e m p la z o

A L T E R N A T IV A B


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SUPUESTOS ECONÓMICOS Vida útil. 30 años. Argumento. Aunque el sistema de colectores solares posee una vida útil de 25 años, los termos de acumulación, los intercambiadores de calor, y demás elementos del sistema, poseen un periodo de vida de al menos 30 años, por lo que se considera esta última como la vida útil del sistema, adicionando un costo de reemplazo único y mayor a los 25 años, a fin de permitir extender la vida útil de los colectores. Cabe considerar también, que al tratarse de una inversión de gobierno, el periodo de vida útil no está sujeto a un plazo de retorno de inversión, por lo que la vida útil considerada es la del funcionamiento adecuado del sistema. Periodo. Anual. Argumento. Se considera que los costos periódicos para la evaluación, se reflejan cada año y al final del periodo. Moneda dura. Dólar estadounidense (USD) Argumento. Se considera al dólar norteamericano como la moneda dura con la que se hace el análisis financiero en razón de que es esta divisa la moneda fuerte de uso más común en el país, empleada para la solicitud de créditos internacionales o para proyecciones económicas a largo plazo. Divisas. Valor del Dólar. $ 12.8109 MXN. Argumento. Precio del Dólar publicado por el Banco de México al día 06 de abril de 2012. Valor del Euro. $ 16.8678 MXN. Argumento. Precio del euro publicado por el Banco de México al día 06 de abril de 2012. Paridad Dólar/Euro. 1.33440 USD / € Argumento. Precio del EURO en USD publicado por el Banco de México al día 06 de abril de 2012. Tasa de Descuento. 12% Argumento. En México, la tasa social de descuento autorizada por la Secretaría de Hacienda y Crédito Público para proyectos de inversión pública es del 12%, por lo que se toma esta tasa como referencia para el cálculo. Tasa de Inflación. 4.32% Argumento. Se obtiene de la media aritmética obtenida de la tasa de inflación anual de los últimos 10 años, de acuerdo a datos estadísticos del Instituto Nacional de Geografía y Estadística (INEGI). Tasa de Escalamiento. 6.39 % Argumento. Se obtiene de la media aritmética obtenida de la tasa de escalamiento en el precio de los “energéticos y tarifas autorizadas por el gobierno” para los últimos 10 años, de acuerdo a datos estadísticos del INEGI. Es preciso aclarar que los precios de la energía se encuentran regulados por el gobierno mexicano. Costo de la Energía (gas licuado). $ 11.23 MXN / kg Argumento. Es el precio al mes de marzo de 2012, publicado para la región en el listado de “Precios al Público de Productos Petrolíferos. Precios de Gas LP”. Emitido por la Secretaría de Energía (SENER).


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FÓRMULAS DE ANÁLISIS FINANCIERO Costos Iniciales. Son todos los ocurridos hasta antes de iniciar el periodo de evaluación del proyecto, se fijan como gastos en el año 0, y no se les aplica ningún factor de descuento. Se incluyen para este proyecto:

• Costo de la Instalación General • Costo de la Instalación de los Colectores.

Fórmula: VP = VF Costos de reemplazo. Son los ocurridos durante el periodo de evaluación o funcionamiento del proyecto, para su cálculo se aplica una fórmula de “valor presente simple” (SPV por sus siglas en inglés), mediante esta fórmula, se aplica un factor a un costo futuro que hace referencia a una tasa de interés (“i”) ocurrida en un periodo n. Se aplica esta fórmula a costos como:

• Valor residual. • Costos de reemplazo.

Fórmula: VP = VF ( 1__) (1+i)N Costos anuales. Son los costos que ocurren de manera uniforme cada periodo, estos incluyen aquellos costos periódicos afectados por una tasa de inflación o escalamiento, como aquellos no afectados o cuya afectación es poco significativa. Algunos de estos costos dentro del proyecto, son:

• Costo de mantenimiento (afectado por inflación). • Costo de la energía (afectado por escalamiento).

Se calculan usando la fórmula de valor presente uniforme (UPV) para aquellos que no se consideran afectados por una tasa de escalamiento o inflación, o usando la fórmula del valor presente uniformemente modificado (UPVC*)C, como es el caso, donde el valor de la anualidad se ve afectado por una tasa de descuento que vincula un interés y un escalamiento. Fórmula: VP = A 1 + e 1 – 1 + e N i – e 1 + i Nomenclatura. VP = Valor presente i = Interés VF = Valor futuro e = escalamiento A = Anualidad N = Número de periodos


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PLANILLA DE ANÁLISIS FINANCIERO Esta tabla de evaluación, nos permite determinar mediante el método del valor presente (VAN) la sumatoria de los costos iniciales y futuros que nos ofrecen ambas alternativas en un momento inicial, o año 0. Y en base a estos resultados, evaluar cuál de las dos alternativas representa, económicamente, la mejor opción de inversión. De acuerdo a los datos obtenidos, se puede determinar que la mejor opción la constituye la Alternativa A, el sistema de colectores solares tipo plano vidriado marca Enertres, la cual observa un costo de 368,853.87 USD a lo largo de su ciclo de vida, 125,542.90 USD menos que su contraparte, el sistema de tubo evacuado marca Ecosol.

Tabla de evaluación económica

Fecha

Costos iniciales

Instalación General 47,639.22$ 47,639.22$ 47,639.22$ 47,639.22$

Instalación de Colectores Solares 160,053.36$ 160,053.36$ 259,643.87$ 259,643.87$

TOTAL COSTOS INICIALES Y COLATERALES 207,692.58$ 307,283.09$

DIFERENCIA COSTO INICIAL VALOR PRESENTE

Reemplazo / Vida residual Año Factor valor presente

Valor residual 30 0.033 -$ -$ -$ -$

Costos de reemplazo 10 0.322 -$ -$ 4,609.25$ 1,484.05$

Costos de reemplazo 15 0.183 3,115.39$ 569.17$ 4,609.25$ 842.09$



Costo de reemplazo mayor 25 0.059 16,005.34$ 941.49$ 12,982.19$ 763.66$

TOTAL COSTOS REEMPLAZO / VIDA RESIDUAL 2,016.88$ 3,838.76$

Costos Anuales Tasa Escalonamiento Factor VP/escalonamiento

Energía (gas licuado) 6.4% 14.905326 9,843.00$ 146,713.13$ 11,062.00$ 164,882.72$

8.055184

Operación y Mantenimiento 4.3% 11.970858 1,038.46$ 12,431.29$ 1,536.42$ 18,392.21$

8.055184 -$

TOTAL COSTOS ANUALES 159,144.42$ 183,274.93$

Costos Ciclo de Vida (valor presente) 368,853.87$ 494,396.78$

DIFERENCIA COSTO VALOR PRESENTE 125,542.90$

Valor presente

Tasa de descuento 12.00%Colectores solares del tipo plano vidriado

de la marca enertresColectores solares de tubo evacuado

marca EscosolCiclo de vida (años) 30

Titulo del proyectoSistema para abstecimiento de A.C.S. y Piscina temperada en Macrocentro Deportivo

en la Ciudad de Guanajuato, Gto. México.Alternativa A Alternativa B

Costo

s Cicl

os de

Vida

06 de abril de 2012 Costo estimado Valor presente Costo estimado

Costo

s Inic

iales

Reem

plazo

/ Vida

resid

ual

Costo

s Anu

ales

Factor VP/escalonamiento

Factor de anualidad

Descripción: Descripción:


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Haciendo el análisis del ahorro económico que representa la utilización de esta alternativa, podemos observar que al final del ciclo de vida, existe un saldo a favor de 102,507.69 USD, lo que nos indica que en el lapso de 30 años, se logró recuperar la inversión y se reflejó un ahorro significativo. El siguiente esquema, nos muestra de manera gráfica, el total de ingresos y egresos a lo largo de la inversión, así como el periodo de recuperación para el proyecto económicamente más viable, en este caso la alternativa A, donde el plazo para recuperar la inversión sería de aproximadamente 20.5 años, y se obtendría una ganancia (reflejada en ahorro de consumo de gas) de más o menos el 50% de la inversión inicial .

Tasa de descuentoCiclo de vida (años)FechaCostos inicialesInstalación General 47,639.22$ 47,639.22$ Instalación de Colectores Solares 160,053.36$ 160,053.36$

TOTAL COSTOS INICIALES Y COLATERALES 207,692.58$ Reemplazo / Vida residual Año Factor valor presenteCostos de reemplazo 15 0.183 3,115.39$ 569.17$ Costos de reemplazo 20 0.104 3,115.39$ 322.96$ Costos de reemplazo 25 0.059 3,115.39$ 183.26$ Costo de reemplazo mayor 25 0.059 16,005.34$ 941.49$

TOTAL COSTOS REEMPLAZO / VIDA RESIDUAL 2,016.88$ Costos Anuales Tasa Escalonamiento Factor VP/escalonamiento

Ahorro de Energía (gas licuado) 6.4% 14.905326 -21,780.70 $ -324,648.44 $

Operación y Mantenimiento 4.3% 11.970858 1,038.46$ 12,431.29$

TOTAL COSTOS ANUALES -312,217.15 $

Costos Ciclo de Vida (valor presente) -102,507.69 $

12.00% Colectores solares del tipo plano vidriado de la marca enertres30

Sistema para abstecimiento de A.C.S. y Piscina temperada en Macrocentro Deportivo en la Ciudad de Guanajuato, Gto. México.

Alternativa A

06 de abril de 2012 Costo estimado Valor presente

Factor VP/escalonamiento

Factor de anualidad

Titulo del proyectoDescripción:

1 0 2 ,5 0 7 .6 9 U S D

2 2 2 ,1 4 0 .7 4 U S D

A L T E R N A T IV A A

0 5 1 0 1 5 2 0

2 5 3 0

T o ta l d e E g re s o s e n V P N

T o ta l d e A h o r ro e n V P N


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CONCLUSIONES En base a la información obtenida, se puede concluir que el proyecto cuenta con la viabilidad económica, social y medio ambiental necesaria para llevarse a cabo, pues la inversión constituye no sólo una alternativa viable, sino redituable para el inversionista, es decir en este caso, para el Estado. Las condiciones climáticas y tecnológicas, hacen de los sistemas solares de calefacción de agua una alternativa asequible en la reducción del combustible fósil en México, mientras que las políticas gubernamentales y el marco legal, incentivan este tipo de proyectos, que se priorizan dentro de las estrategias institucionales para reducir las emisiones de CO2 acordes a los tratados internacionales firmados por el país. Aunque el análisis financiero nos muestra que el periodo de retorno es relativamente largo, 20 años, al tratarse de una inversión de parte del gobierno, no existe la urgencia de recuperar el capital en un lapso corto de tiempo. Además, hay que enfatizar que el costo del combustible en México se encuentra controlado y subsidiado por el gobierno, por lo que los precios del gas (y por ende el ahorro energético), no son reales, y son susceptibles a que en un escenario distinto, como un cambio en la política de gobierno, una crisis económica, o en el mercado de los hidrocarburos, o la paulatina escases del petróleo, puedan disparar a corto o mediano plazo el precio del combustible y elevar la moderada tasa de escalamiento que de manera histórica ha tenido la energía en los últimos 10 años. El escenario actual, que sin duda es uno de los más adversos financieramente hablando, presenta aún así un balance positivo para la inversión al final del periodo de análisis, sin tener en cuenta aún los beneficios sociales y medio ambientales que supone el uso de esta tecnología en la producción de energía limpia. Pues además del ahorro económico que representa un monto aproximado de $1,313,215.76 MXN, se debe rescatar que la cantidad de dióxido de carbono que se deja de producir, es un beneficio medio ambiental y social, pues descarga al medio ambiente de la labor de purificar un volumen de aire contaminado y genera un entorno más sano para la sociedad. Además, es preciso señalar que la inversión inicial de un poco más de dos millones y medio de pesos, no resulta un gasto sumamente fuerte para el Estado, quién podría descargar de gran parte de la responsabilidad económica a otros órdenes de gobierno menores, como la municipalidad, o la CEDAJ, quienes muchas veces cuentan con recursos insuficientes para el mantenimiento de instalaciones de este tipo, beneficiando a un gran número de usuarios y deportistas de alto rendimiento que actualmente hacen uso del Macrocentro Deportivo CEDAJ Guanajuato.


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REFERENCIAS Banco de México. (http://www.banxico.org.mx) Cámara de Diputados. H. Congreso de la Unión. Ley para el aprovechamiento de energías renovables y el financiamiento de la transición energética. México 2008. (Publicado en: http://www.diputados.gob.mx) Instituto Nacional de Estadística y Geografía. (http://www.inegi.org.mx) PROCASOL. Programa para la Promoción de Calentadores Solares de Agua en México. 2007-2012. (Publicado en: http://www.conae.gob.mx) Salvador Escoda. Manual Técnico de Energía Solar. 4ta Edición, 2011. (Publicado en: http://www.salvadorescoda.com) Salvador Escoda. Tarifa de Precios 2011. (Publicado en: http://www.salvadorescoda.com) Sánchez, Reinaldo. Proyecto de Abastecimiento de ACS y Piscina temperada para complejo deportivo. MHSEE 2012. Secretaría de Hacienda y Crédito Público. (http://www.hacienda.gob.mx) Secretaría de Energía. (http://www.sener.gob.mx) Secretaría de Energía. Energías Renovables para el Desarrollo Sustentable en México. México 2006. (Publicado en: http://www.energia.gob.mx) Secretaría de Energía. Energías Renovables para el Desarrollo Sustentable en México. México 2009. (Publicado en: http://www.energia.gob.mx) Sistemas Enertres. Catálogo Abril 2011. (Publicado en: http://www.enertres.com)

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