Revista Ingeniería Civil IC 540 abril 2014 by Helios Comunicación

Espacio del lector

Dirección general Ascensión Medina Nieves Consejo editorial del CICM Presidente

Este espacio está reservado para nuestros lectores. Para nosotros es muy importante conocer sus opiniones y sugerencias sobre el contenido de la revista. Para que pueda considerarse su publicación, el mensaje no debe exceder los 900 caracteres.

sumario FOTO: PEMEX

Número 540, abril de 2014

MENSAJE DEL PRESIDENTE

ENERGÍA / INGENIERÍA Y DESARROLLO ENERGÉTICO / SERGIO M. ALCOCER MARTÍNEZ DE CASTRO

HIDROCARBUROS / RETOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN MÉXICO Y SU INCIDENCIA EN LA INGENIERÍA CIVIL / EDGAR RENÉ RANGEL GERMÁN Y COLS.

/ TRES ESCENARIOS 22 PLANEACIÓN DE PLANEACIÓN DEL PARQUE DE GENERACIÓN ELÉCTRICA / JUAN MANUEL ROMERO ORTEGA Y COLS. / EL FUTURO DE LA 28 ELECTRICIDAD INDUSTRIA ELÉCTRICA EN MÉXICO / JAVIER RAMÍREZ OTERO Y COLS.

CONSUMO Y AHORRO / EFICIENCIA ENERGÉTICA Y LA INGENIERÍA CIVIL / JOSÉ MIGUEL GONZÁLEZ SANTALÓ Y COLS.

40 LIBROS / PARTIR / PAULA PARISOT AGENDA / CONGRESOS, CONFERENCIAS...

Víctor Ortiz Ensástegui Vicepresidente

Alejandro Vázquez Vera Consejeros

Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C.

Felipe Ignacio Arreguín Cortés Enrique Baena Ordaz Óscar de Buen Richkarday Luis Javier Castro Castro José Manuel Covarrubias Solís Carlos Chávarri Maldonado † Francisco García Villegas Carlos Martín del Castillo Roberto Meli Piralla Andrés Moreno y Fernández Javier Ramírez Otero Jorge Serra Moreno Miguel Ángel Vergara Sánchez Luis Vieitez Utesa Dirección editorial y comercial Daniel N. Moser Edición Alicia Martínez Bravo Coordinación editorial Teresa Martínez Bravo Ángeles González Guerra Corrección de estilo Oscar Jordan Guzmán Chávez Diseño y diagramación Marco Antonio Cárdenas Méndez Ramón Guerrero García Logística y comercialización Laura Torres Cobos Francisco García Colín Realización HELIOS comunicación +52 (55) 55 13 17 25

Su opinión es importante, escríbanos a ic@heliosmx.org IC Ingeniería Civil, año LXIV, número 540, Abril de 2014, es una publicación mensual editada por el Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. Camino a Santa Teresa número 187, Colonia Parques del Pedregal, Delegación Tlalpan, C.P. 14010, México, Distrito Federal. Tel. 5606-2323, www.cicm.org.mx, ic@ heliosmx.org Editor responsable: Ing. Ascensión Medina Nieves. Reservas de Derechos al Uso Exclusivo número 04-2011-011313423800-102, ISSN 0187-5132, ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor, Licitud de Título y Contenido número 15226, otorgado por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso Sepomex número PP09-0085. Impresa por: Helios Comunicación, S.A. de C.V., Insurgentes Sur 4411, 7-3, colonia Tlalcoligia, delegación Tlalpan, C.P. 14430, México, Distrito Federal. Este número se terminó de imprimir el 31 de marzo de 2014, con un tiraje de 4,000 ejemplares. Los artículos firmados son responsabilidad de los autores y no reflejan necesariamente la opinión del Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. Los textos publicados, no así los materiales gráficos, pueden reproducirse total o parcialmente siempre y cuando se cite la revista IC Ingeniería Civil como fuente. Circulación certificada por el Instituto Verificador de Medios, registro 110/20. Registro en el Padrón Nacional de Medios Certificados de la Secretaría de Gobernación. Para todo asunto relacionado con la revista, dirigirse a ic@heliosmx.org Costo de recuperación $60, números atrasados $65. Suscripción anual $625. Los ingenieros civiles asociados al CICM la reciben en forma gratuita.

Mensaje del presidente

Trabajo permanente e intenso

XXXV CONSEJO DIRECTIVO Presidente Víctor Ortiz Ensástegui

onciencia gremial fue la consigna de nuestra campaña electoral, y es y será la de nuestra tarea durante los próximos dos años.

Vicepresidentes Felipe Ignacio Arreguín Cortés J. Jesús Campos López

Quiénes somos, dónde estamos, qué hacemos y cuáles son nues-

Salvador Fernández Ayala

tros propósitos son algunos de los interrogantes que debemos plantearnos los

Ascensión Medina Nieves

ingenieros civiles mexicanos. Responder a ellos es una prioridad para el Consejo

Edgar Oswaldo Tungüí Rodríguez

Directivo que tengo el honor de encabezar. Para alcanzar los objetivos que hemos puesto a consideración de los socios

Fernando Gutiérrez Ochoa Jorge Serra Moreno Alejandro Vázquez Vera Primer secretario propietario Juan Guillermo García Zavala

del colegio, organizamos nuestro trabajo en torno a seis ejes estratégicos: 1. Planeación e innovación flexible y competitiva, haciendo hincapié en la planeación estratégica a largo plazo del CICM; 2. Compromiso para coadyuvar a

Primer secretario suplente Carlos Alberto López Sabido Segundo secretario propietario

resolver problemas de los agremiados; 3. Optimización de la administración de

Óscar Enrique Martínez Jurado

los recursos y servicios del CICM; 4. Impulso al desarrollo de ingenieros compe-

Segundo secretario suplente

tentes para lograr una mejor calidad de vida en México; 5. Vinculación, influencia, impacto, transparencia, planeación y políticas públicas en infraestructura y ren-

Mario Olguín Azpeitia Tesorero Jorge Oracio Elizalde Topete

dición de cuentas; y 6. Comunicación y difusión de las fortalezas e importancia Subtesorero

de la ingeniería y del gremio.

Luis Rojas Nieto

Asumo la presidencia del CICM con entusiasmo, y consciente de la enorme responsabilidad que significa. Estoy plenamente comprometido y obligado a entregar todo mi esfuerzo, de tiempo completo, al servicio de nuestra institución y de cada uno de sus integrantes. Los ingenieros civiles que integramos el Con-

Consejeros José Cruz Alférez Ortega Enrique Baena Ordaz Celerino Cruz García Salvador Fernández del Castillo Flores Benjamín Granados Domínguez

sejo Directivo tenemos la certeza de que, juntos, haremos nuestro mejor aporte

Mauricio Jessurun Solomou

colectivo para continuar construyendo un mejor Colegio de Ingenieros Civiles

Federico Martínez Salas

de México. No habrá descanso ni tregua; el trabajo será permanente, intenso,

Pisis Marcela Luna Lira Carlos de la Mora Navarrete Andrés Moreno y Fernández Simón Nissan Rovero

certero y con rumbo.

Regino del Pozo Calvete Bernardo Quintana Kawage Alfonso Ramírez Lavín César Octavio Ramos Valdez José Arturo Zárate Martínez

Víctor Ortiz Ensástegui XXXV Consejo Directivo

www.cicm.org.mx

ENERGÍA

Ingeniería y desarrollo energético Durante 2013 nos dedicamos al estudio de la problemática del sector energético. En las reuniones mensuales se trató de fomentar la discusión entre los integrantes y de obtener visiones diferentes de expertos invitados que nos acompañaron con regularidad. Para conformar el Comité de Energía se consideraron las experiencias exitosas que transmitió el coordinador anterior. Así, el comité quedó integrado por 18 socios del CICM y ocho especialistas externos con carácter de invitados permanentes. Al comenzar el año realizamos un ejercicio sencillo de planeación de las actividades del Comité de Energía del CICM. Se identificaron y ponderaron los principales temas que afectan al sector energía, como cuantificación de reservas, seguridad en ductos, estrategias del sector eléctrico, emisiones de gases de efecto invernadero, energías renovables, energía nuclear, eficiencia energética y planeación de la actividad de Pemex y la CFE. Luego de las discusiones se acordó seleccionar sólo cuatro temas para estudiarlos a fondo. Asimismo, se convino en formular una visión prospectiva de la cantidad de ingenieros civiles que se van a requerir en el mediano y largo plazo para atender el crecimiento de

El sector energético mexicano enfrenta una importante transformación.

FOTO: CFE

la industria en los próximos años. Se puso como meta presentar estos cuatro temas en el Congreso Nacional de Ingeniería Civil 2013 y publicar sus resúmenes y conclusiones más relevantes en la revista IC Ingeniería Civil que edita el colegio. Mediante un proceso de votación interno se seleccionaron los cuatro temas, el primero relacionado con los escenarios de planeación del sector eléctrico, el segundo sobre las reservas y el potencial que existe en las diferentes cuencas para el abastecimiento de hidrocarburos, un tercero sobre la evolución deseada para el sector eléctrico del país y, finalmente, un cuarto sobre eficiencia energética.

FOTO: CFE

SERGIO M. ALCOCER MARTÍNEZ DE CASTRO Coordinador del Comité de Energía del CICM. Ingeniero civil y doctor en Ingeniería. En la UNAM se desempeñó como secretario general, director del Instituto de Ingeniería y coordinador de Innovación y Desarrollo. Ha sido director de Investigación del Cenapred y subsecretario de Planeación Energética y Desarrollo Tecnológico en la Sener. Actualmente es subsecretario para América del Norte de la SRE.

Uno de los problemas fundamentales es la medición de la eficiencia energética para evaluar el impacto de las políticas.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Ingeniería y desarrollo energético

Una vez elegidos estos temas, el comité se dividió en grupos de trabajo para analizar cada uno de manera profunda y se nombraron coordinadores para guiar sus actividades. Durante las reuniones preparatorias del congreso, conseguimos que se le otorgaran al Comité de Energía dos sesiones consecutivas completas, y que varios miembros del comité participaran en otras tantas mesas y foros. Se tuvo como invitado de honor en la sesión inaugural a Julio Millán, quien expuso una visión de lo que nos espera como país en el tema de energía durante los próximos 30 años, y advirtió sobre los retos que debemos atender. En la introducción de las cuatro conferencias programadas en la sesión sobre energía se puso especial énfasis en que los temas que se expondrían eran el fruto de casi un año de trabajo en el seno del Comité de Energía. Se señaló que la aportación del comité era particularmente importante ante tres hechos que durante 2013 tuvieron trascendental relevancia: • El panorama mundial energético internacional ha cambiado radicalmente debido a nuevos descubrimientos de reservas, pero principalmente por el advenimiento de nuevas tecnologías que ahora permiten aprovechar hidrocarburos que antes –con las tecnologías tradicionales– no se podían extraer, y las cuales permitirán que América del Norte (Canadá, Estados Unidos y México) se convierta en el centro de gravedad mundial, desplazando a los países árabes, en producción y reservas de hidrocarburos. • En el país se incorporaron las reformas a la Constitución en materia energética y artículos transitorios

que marcan la forma de organizar al sector energético para su modernización. • En el Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC) se dieron a conocer los resultados, ya irrefutables, sobre el efecto severo que están teniendo sobre el clima mundial las emisiones de gases de efecto invernadero producidas por la actividad industrial humana.

Se requiere investigar nuevas fuentes de energía.

FOTO: IIE

FOTO: PEMEX

Además, se subrayó que las presentaciones que harían los miembros del comité terminarían con una reflexión y una síntesis sobre los requerimientos de nuevos ingenieros que se vislumbran para los próximos 30 años. En este número de la revista IC Ingeniería Civil hemos preparado cuatro artículos que resumen el trabajo de 2013. Un extracto de ellos fue presentado en el congreso del CICM y se despertó un gran interés no sólo por parte del gremio, sino de toda la industria energética. Agradezco a los miembros del Comité de Energía y a los coordinadores de los grupos temáticos su entrega y dedicación en la elaboración de los siguientes trabajos: 1. Tres escenarios de planeación del parque de generación eléctrica. Requerimientos de formación de ingenieros civiles. Preparado por el Grupo de Planeación y coordinado por Juan Manuel Romero Ortega. 2. Retos de la industria petrolera en México y su incidencia en la ingeniería civil. Preparado por el Grupo de Hidrocarburos y coordinado por Edgar René Rangel Germán. 3. El futuro de la industria eléctrica en México. Preparado por el Grupo de Electricidad y coordinado por Javier Ramírez Otero.

La participación del gremio es esencial para lograr un futuro energéticamente sostenible.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Ingeniería y desarrollo energético

4. Eficiencia energética y la ingeniería civil. Preparado por el Grupo de Eficiencia Energética y coordinado por José Miguel González Santaló. Esperamos que este esfuerzo sea una semilla en los lectores que contribuya al fortalecimiento de la ingeniería en México. Gerardo Hiriart Le Bert, secretario del comité y de la sesión de Energía, elaboró las siguientes conclusiones, las cuales fueron entregadas al Comité Organizador del congreso. Conclusiones Es claro que el sector energético mexicano enfrenta una importante transformación, motivada por diversos factores que fueron analizados por cada uno de los panelistas. Uno de los factores más importantes es que la política energética actual está orientada a la diversificación de fuentes para reducir la huella ambiental del sector energía y para garantizar la seguridad energética del país. Existe la Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética, que obliga a la reducción del uso de fuentes fósiles para la generación eléctrica mediante el incremento en el porcentaje de participación de fuentes limpias hasta 35% en 2024. Es nuestro deber analizar la factibilidad técnica y económica de las diversas tecnologías de fuentes de energía no fósiles, como la geotermia, la eólica y la solar, pero también deberá considerarse a la energía nuclear. Esta transformación del sector energía no ocurre sólo en México; está sucediendo en todo el mundo, debido entre otras cosas a la dinámica tecnológica, al descubrimiento de nuevas fuentes de energía y a una nueva visión que incorpora la lucha contra el fenómeno del cambio climático mediante la búsqueda de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Se requiere un sistema de modelación integral del sistema energético que permita realizar los estudios de planeación del sector, teniendo en cuenta el contexto internacional y, muy especialmente, la relación con la frontera norte. Es necesario considerar que existe la perspectiva de utilización de otras fuentes de energía, cuya explotación implica importantes inversiones y la aplicación de tecnologías de punta, como es el caso de las provenientes de lutitas y el petróleo en aguas profundas que nuestros países vecinos del norte están aprovechando al máximo, tanto, que EUA está muy cerca de alcanzar su hasta hace poco muy lejana independencia energética. México cuenta con un gran potencial de hidrocarburos convencionales y no convencionales, pero su aprovechamiento depende de múltiples variables; la reforma energética es uno de los factores que influirá en la transformación del sector, así como el acceso a la tecnología adecuada y las capacidades humanas

con las que se cuente. Es necesario reconocer que las empresas paraestatales que han llevado a México al desarrollo, Pemex y la CFE, han hecho un buen trabajo pero necesitan también una transformación. Otro de los factores que influyen en la inminente transformación del sector es el importante incremento en los consumos energéticos, asociados al desarrollo económico y a una mejor calidad de vida. Es necesario considerar que la eficiencia energética es la opción más importante para reducir tanto el consumo de energéticos como las emisiones de GEI. En México se han llevado a cabo grandes esfuerzos; sin embargo, uno de los problemas fundamentales es la medición de la eficiencia energética para evaluar el impacto de políticas. Además de otros aspectos técnicos, se requiere facilitar el financiamiento, cambiar patrones culturales y establecer normas. La participación del gremio es esencial para lograr un futuro sustentable. Los escenarios de planeación muestran que se requerirán importantes inversiones y un gran número de ingenieros. Las estimaciones del Comité de Energía indican que, de seguir como hasta ahora, existirá un déficit de varias decenas de miles de ingenieros civiles en 2050. Aunque la cantidad de ingenieros con respecto al número de habitantes se ha incrementado, en México existe un ingeniero por cada 100 habitantes. Este indicador es muy bajo comparado con otros países, como Corea, Taiwán y Japón. Nuestro país ocupa el lugar 24. En México se presenta un fenómeno: la velocidad a la que se incorporan nuevos talentos a la industria es muy baja, y la velocidad con la que se pierde gente con experiencia es muy alta, debido a que existe un importante hueco generacional en el que los retiros se dan más rápido que la incorporación de nuevos actores, lo que se traduce en una importante carencia de profesionistas y técnicos con experiencia. En cualquier escenario será necesario enfrentar múltiples retos (acceso a tecnología, inversiones, diversificación de fuentes, etc.). Sin embargo, el más importante es la falta de ingenieros que cubran los puestos de trabajo que garanticen el desarrollo esperado. Es importante contar con una estrategia nacional que permita alinear los objetivos de los diversos actores (academia, gobierno, industria privada) y garantice llevar a cabo acciones concretas hoy, para contar con los ingenieros necesarios en el futuro. Debemos estar listos para afrontar este compromiso con México y fomentar la creación de capacidades locales, tanto de técnicos e ingenieros como de cadenas de proveedores que garanticen una mayor derrama económica para nuestra sociedad. Los ingenieros civiles debemos construir un mejor México

¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

HIDROCARBUROS

Retos de la industria petrolera en México y su incidencia en la ingeniería civil Los hidrocarburos constituyen la principal fuente de generación de energía para el país. Con los recursos convencionales de hidrocarburos, México tiene la capacidad de autosuficiencia energética; pero si también consideramos los recursos no convencionales, tiene el potencial de convertirse en un exportador neto. México tiene un gran futuro por delante. Los combustibles fósiles son, y continuarán siendo durante las próximas décadas, la fuente principal de energía, pues nuestro país posee una riqueza de hidrocarburos muy amplia y particular. La oportunidad de convertirse en un país energéticamente autosuficiente, e incluso en exportador, es un escenario alcanzable siempre y cuando se enfrenten y superen los retos tecnológicos, de infraestructura y de capital humano asociados con la explotación de esta riqueza, considerando su diversidad y un ritmo adecuado. De manera contradictoria, a pesar de la riqueza mencionada, la producción de petróleo en México ha ido en detrimento desde 2004. La declinación natural

de los campos existentes y la falta de incorporación de nuevos volúmenes, así como la aplicación de nuevos métodos y tecnologías, han sido las causas principales. En la gráfica 1 puede observarse que en otros países de América Latina, como Brasil y Colombia, la producción de petróleo y sus reservas han ido en aumento. Es claro que se necesita un cambio en la forma en que administramos la explotación de nuestra riqueza petrolera. Considerando el caso de Colombia, en 2003 incorporó la participación de otras empresas operadoras además de Ecopetrol, logró estabilizar su tendencia negativa de producción de petróleo y posteriormente revertirla, para alcanzar una producción récord en 2013 de 990,000 Gráfica 1. Producción de petróleo en México, Brasil y Colombia barriles diarios. En ese año, 36% 3,383 3,500 de la producción nacional fue proMéxico vista por la compañía nacional y el 3,000 2,548 2,538 resto por otros operadores, con lo 2,500 2,108 cual se demostró el beneficio de 2,055 2,000 incrementar considerablemente Reforma en Brasil la capacidad de ejecución de Reforma en Brasil de 1997 1,500 Brasil de 2010 ese país. Reforma en 841 1,000 Brasil, por su parte, poseedor Colombia de 2003 613 990 de vastos recursos de hidrocar500 541 Colombia buros, ha incrementado su pro440 0 ducción de petróleo a un récord de 2,108,000 barriles por día y Año Fuente: EIA, DOE (2013), Pemex (2013) mantiene una pendiente positiva, 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Miles de barriles por día

EDGAR RENÉ RANGEL GERMÁN Coordinador del Grupo de Hidrocarburos del Comité de Energía del CICM. Maestro y doctor en Ingeniería Petrolera. Fue investigador asociado en la Universidad de Stanford. Ha sido director general adjunto de Evaluación de Proyectos de Energía y Agua en la Unidad de Inversiones de la SHCP. En 2009 fue nombrado titular de la Comisión Nacional de Hidrocarburos, y ratificado en 2013 para un segundo periodo.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Retos de la industria petrolera en México y su incidencia en la ingeniería civil

Retos tecnológicos Los recursos convencionales que sustentan la producción de petróleo en México fueron relativamente sencillos de explorar y explotar comparados con aquellos en los que actualmente se pretende incursionar. Muchos campos con recursos convencionales se encuentran actualmente en su etapa de declinación y requieren mejores tecnologías y prácticas. Los yacimientos convencionales en etapa madura y los recursos no convencionales representan retos tecnológicos importantes, pero al mismo tiempo, si se superan de forma adecuada, son oportunidades de evolución en el desarrollo de la industria petrolera mexicana. Se han identificado seis retos tecnológicos principales: 1. Shale oil y shale gas 2. Yacimientos en aguas profundas 3. Chicontepec 4. Recuperación mejorada y avanzada de petróleo, especialmente para campos maduros 5. Petróleo crudo pesado y extrapesado 6. Yacimientos naturalmente fracturados

Producción acumulada 55,022

Volumen remanente 264,195

Volumen original 99,700

México

Volumen original 319,217

debido a la participación de más empresas operadoras, además de Petrobras, las cuales en 2012 incorporaron 5 mil de los 15 mil millones de barriles de reservas probadas que se documentaron. De manera similar, Brasil duplicó sus reservas probadas en 15 años después de una reforma a su sector de hidrocarburos. En la figura 1 se observa que México tiene casi el triple de volumen remanente que Colombia y sólo hemos producido 17% de su volumen original. Durante años Pemex, al igual que Petrobras, ha incrementado su inversión, pero no ha logrado el beneficio proporcional en producción de la compañía brasileña (véase gráfica 2). El común denominador entre Colombia y Brasil es el incremento en la capacidad de gestión de recursos naturales. Contar con más actores que participan en el sector se refleja en una mayor producción, ya que se cuenta con “más válvulas”. Con 44.5 mil millones de reservas totales (3P), 264.3 mil millones de volumen remanente de petróleo crudo equivalente asociado a estas reservas (recordemos que sólo se ha producido 17%) y 114.8 mil millones de recursos prospectivos, existen suficientes moléculas en nuestro país para producir potencialmente al día cerca de 4 millones de barriles de petróleo y más de 10 mil millones de pies cúbicos de gas natural. Para materializar el verdadero potencial petrolero mexicano es necesario enfrentarse a los retos inherentes, entre los cuales el recurso humano es primordial. Se requiere que una gran cantidad de ingenieros se incorporen a la cadena de valor de exploración y extracción de hidrocarburos. Debido a la naturaleza de los retos mencionados, es claro que los ingenieros civiles representan uno de los componentes más importantes de esta transformación.

Colombia Producción acumulada 6,600 Volumen remanente 93,100

Fuente: CNH

Figura 1. Comparación simple (mmbpce).

Shale oil y shale gas Existen estudios (AIE, 2013) que sitúan a México en el sexto lugar en cuanto a recursos técnicamente recuperables de gas no convencional, con 545 billones de pies cúbicos (Tcf), y en el octavo lugar en reservas recuperables de aceite no convencional, con 13 mil millones de barriles, localizados principalmente en el noreste y este del territorio mexicano. Los recursos de gas no convencional asociados a yacimientos de lutitas colocan a México como un potencial exportador de gas natural, incluso superior a lo que se ha tenido como exportador de petróleo crudo. La explotación de los yacimientos de lutitas significa la extracción de los hidrocarburos directamente de la roca que los genera. Durante el proceso natural de expulsión de hidrocarburos de la roca generadora (lutita, comúnmente) hacia la roca almacenadora (yacimientos convencionales), se estima que más de la mitad del volumen generado no migra hacia la roca almacenadora y permanece en las lutitas. Por lo tanto, estas rocas pueden contener un enorme volumen de petróleo crudo y gas natural. Las lutitas tienen una permeabilidad extremadamente baja, del orden de microdarcies o nanodarcies, comparado con una arena o arenisca, con órdenes de milidarcies. Cuando se perfora un pozo en ellas, la producción que se obtiene es mínima. Para lograr una producción comercial de estos depósitos es necesario inducir un incremento de varios órdenes de magnitud en la permeabilidad de forma artificial, fracturando la roca por medio de la inyección de fluidos (por lo común agua con aditivos) a muy alta presión, en un proceso llamado fracturamiento hidráulico. La producción obtenida después del fracturamiento aumenta con el volumen fracturado dentro de la formación de lutitas. Para maximizar el volumen fracturado, y con ello la producción de hidrocarburos, se perforan pozos horizontales que navegan lateralmente en las formaciones de objetivos por algunos miles de metros. Posteriormente, se emplean métodos de fracturamien-

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Retos de la industria petrolera en México y su incidencia en la ingeniería civil

to por etapas para obtener la producción deseada. A mayor volumen de roca contactada por las fracturas, comúnmente será mayor el volumen de hidrocarburos recuperado. La exploración y extracción de yacimientos de aceite y gas no convencional requieren la colaboración estrecha de ingenieros con diferentes especialidades, como geólogos, geofísicos, petroleros, civiles y geoquímicos. Los ingenieros civiles tienen un papel relevante en todos los procesos relacionados con los yacimientos de lutitas. Por ejemplo, para localizar las zonas de mayor potencial dentro de los intervalos arcillosos, es necesario medir y modelar las propiedades geomecánicas de las formaciones geológicas, a partir de estudios sísmicos en núcleos de reflexión y de microsismicidad. De hecho, los principales conceptos geomecánicos empleados en la actualidad se desarrollaron en el seno de la geotecnia, una rama de la ingeniería civil. Asimismo, la explotación de este tipo de recursos es sumamente intensiva en perforación y fracturamiento. Se requieren miles de pozos perforados y terminados con múltiples etapas de fracturamiento cada uno, lo cual implica un reto de logística superficial inmenso, pues se requieren caminos, accesos, ductos, estaciones de bombeo y compresión, así como el manejo masivo de materiales para la construcción de pozos como los de agua, de arena/apuntalante y químicos, entre otros (véase figura 2). Yacimientos en aguas profundas Estos se encuentran debajo del fondo marino, con un tirante de agua mayor a 500 m. En el mundo, estos yacimientos representan una de las últimas fronteras en las cuales se han realizado muchos de los mayores descubrimientos de hidrocarburos recientemente.

De acuerdo con los últimos estudios, México tiene un potencial equivalente a más de 25 mil millones de barriles de petróleo crudo (bpce) en estos yacimientos. La dificultad para explorar estos recursos es la gran incertidumbre geológica asociada. Afortunadamente, en los últimos años se han descubierto recursos con los pozos Trión-1, Maximino-1, Supremus-1 y Kunah-1, por mencionar algunos. El desafío para explotar estos recursos se debe a las tecnologías de alto grado de complejidad y costo requeridas. Tan sólo en la perforación, los costos asociados son los más altos de la industria: aproximadamente un millón de dólares por día (véase figura 3). Esto se debe a las condiciones extremas en las que se realizan los trabajos de perforación. Por ejemplo, el pozo Maximino-1, perforado por Pemex en 2012, tiene una profundidad total superior a los 6,500 m con un tirante de agua de 2,922 m, lo cual significa trabajar en condiciones de altas presiones hidrostáticas que requieren equipos especializados. Las plataformas semisumergibles, empleadas en las perforaciones, requieren diseño y manufactura especial. Los retos tecnológicos asociados a los yacimientos de aguas profundas abarcan desde la exploración geológica-geofísica hasta la perforación y el desarrollo. Los ingenieros civiles desempeñan una función muy importante dentro de esta serie de requerimientos de la industria. El desarrollo de campos en aguas profundas requiere equipos de construcción especial, desde plataformas hasta la sofisticada infraestructura submarina asociada a los sistemas de producción. Prueba de esto es el Programa de Explotación de Yacimientos en Aguas Profundas desarrollado por el Instituto Mexicano del Petróleo, en el cual los ingenieros civiles encabezan la distribución de los científicos e ingenieros participantes (véase gráfica 3).

Gráfica 2. Inversión de Pemex vs. Petrobras (miles de millones de dólares) 23.9

25.0 20.8

2006

2007

2008 Pemex

2009

2010

2011

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2005

2004

Reservas probadas de Brasil

2003

0.0

2002

7.0

2001

10.7

15.9 18 16 Brasil (Otros) 14 12 Brasil (Petrobras) 10 8 6 4 2 0 2000

14.3

1999

10.0

19.1

18.6

2006

14.9

15.0 13.8

22.0

1998

15.6

Aceite (miles de millones de barriles)

Miles de millones de barriles

20.0

5.0

20.4

18.6

2012

Petrobras

Fuente: Pemex y Petrobras

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Retos de la industria petrolera en México y su incidencia en la ingeniería civil

Miles de millones de barriles de petróleo cudo equivalente Recursos prospectivos

Reservas

Batimetría (mbnm) 1,500 500

Cuenca

Prod. acum.

1P (90%)

2P (50%)

3P (10%)

Conv.

Sureste

45.4

12.1

18.0

24.4

20.1

Tampico Misantla

6.5

1.2

7.0

17.4

2.5

34.8

Burgos

2.3

0.4

0.5

0.7

2.9

15.0*

Veracruz

0.7

0.1

0.2

0.3

1.6

0.6

Sabinas

0.1

0.0

0.1

0.4

9.8

0.0

0.1

0.4

1.7

Aguas profundas Campos y proyectos terrestres

Plataforma Yucatán

Campos y proyectos marinos

Total

ATG (Chicontepec) Burgos Aguas profundas Aguas ultraprofundas Shale gas/oil

264.3 mmmbpce de volumen remanente 44.5 mmmbpce de reservas 3P 114.8 mmmbpce de recursos prospectivos

26.6

0.5 55.0

Reseva/prod. (años)

No conv.

13.9

26.2

44.5

10.2

19.3

32.9

Proyectos de desarrollo y explotación

28.0

86.8

Proyectos exploratorios

Fuente: CNH

Figura 2. Campos y cuencas petroleras.

Chicontepec Este es el depósito de petróleo más grande con el que cuenta el país, ya que es mayor en volumen almacenado que los campos Cantarell y Ku-Maloob-Zaap juntos. Se encuentra en la porción norte del estado de Veracruz. Almacena aproximadamente 81 mil millones de barriles de crudo; sin embargo, los hidrocarburos se encuentran contenidos en rocas de origen turbidítico con gran heterogeneidad, las cuales son muy difíciles de explotar. Debido a estas características, Chicontepec es un campo cuya distribución de facies permeables y arcillosas es sumamente compleja. Los yacimientos de aceite se encuentran aislados en pequeños cuerpos de arenas con geometrías diversas. La producción en los pozos de Chicontepec es muy baja porque se tienen pequeñas intercalaciones de zonas permeables e impermeables, lo que puede dar lugar a la presencia de pequeños yacimientos aislados. Para obtener una producción comercial importante en Chicontepec es necesaria la aplicación de tecnología de punta para la exploración y explotación, como la exploración sísmica de alta resolución, técnicas avanza-

das de caracterización de yacimientos, perforación no convencional, fracturamiento intensivo y la aplicación de métodos de recuperación avanzada y mejorada. De manera similar al caso del shale gas y shale oil, Chicontepec representa un reto tecnológico importante, ya que también implica la perforación de un gran número (quizá miles) de pozos para su desarrollo. Los ingenieros civiles tienen una participación relevante en estas actividades, desde los estudios de mecánica de suelos necesarios para la perforación y el asentamiento de estructuras, hasta la creación de la infraestructura necesaria para los sistemas de producción, como se describió en la sección "Shale oil y shale gas". Recuperación mejorada y avanzada de petróleo Esta filosofía de recuperación de petróleo no es nueva (CNH, 2012). De hecho, se considera práctica internacional, ya que ha contribuido a la eficiencia en la explotación de todos los tipos de yacimientos de manera satisfactoria. La recuperación mejorada (enhanced oil recovery, EOR) es la recuperación de aceite obtenida al inyectar materiales que normalmente no están presentes en

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Retos de la industria petrolera en México y su incidencia en la ingeniería civil

el yacimiento, o que son inyectados para alterar considerablemente el comportamiento físico-químico de los fluidos del yacimiento. La recuperación avanzada (improved oil recovery, IOR) se refiere a cualquier técnica de recuperación utilizada para incrementar la recuperación de aceite. Un ejemplo de EOR son las estrategias operacionales para incrementar la eficiencia de barrido de pozos de relleno, pozos horizontales, polímeros para el control de movilidad, etcétera. Aunque la EOR es un subconjunto de la IOR, es importante resaltarla. A pesar de no incorporar reservas en el corto plazo, se calcula que más de 20% de la producción de petróleo del mundo en 2030 provendrá de procesos de EOR (AIE, 2012). De hecho, los recursos que se puedan extraer con EOR serán imprescindibles, debido a que su potencial es comparable con el de los recursos no convencionales, y al aplicarse a yacimientos conocidos, carecen de riesgo geológico. Históricamente, se desarrolló un paradigma de recuperación de petróleo secuencial en el que se identificaban tres etapas de recuperación: primaria, secundaria y terciaria. Durante la etapa primaria se aprovechaba la energía natural del yacimiento, en la secundaria se

inyectaba agua o gas, y en la terciaria se implantaba otra técnica más compleja de reciente creación. No obstante, este paradigma secuencial se creó así por la cronología de los avances tecnológicos y la curva del aprendizaje de su aplicación. En la actualidad se reconoce que para obtener el mayor beneficio de una recuperación EOR-IOR es necesario aplicarla lo más pronto posible conforme se defina el comportamiento del yacimiento. En México se han utilizado con éxito algunas técnicas IOR-EOR. Sin embargo, el potencial de su aplicación no ha sido aprovechado, pues no se aplican en el momento adecuado; además, se llevan a cabo de forma inconstante y esporádica. Existe una gran brecha entre los estudios teóricos y de laboratorio de estas técnicas y la aplicación de pruebas de campo, y aun cuando se prueban en campo, su aplicación directa se rezaga o no se realiza. Esto tiene múltiples causas; una de ellas es el limitado acceso a la tecnología especializada que requieren estas técnicas. Es necesario establecer una estrategia nacional de IOR-EOR, para lo cual se requiere trascender el paradigma secuencial de los métodos de recuperación Campos y cuencas petroleras Aguas profundas

Incertidumbre geológica Altas coberturas financieras

Recursos inmensos

Asegurar valor comercial Planes de contingencia

Cerca de 27 mil millones de bpce de petróleo están en aguas profundas

Trión-1

Maximino-1 Pep-1 Supremus-1

1,500

Tamaulipas

Batimetría (mbnm)

500

Caxa-1 Golfo de México

ruz

c Vera

Talipau-1 Catamt-1 Puskon-1

Hux-1 Tamha-1

Kunah-1DL Kunah-1 Ahawbil-1 Labay-1 Piklis-1 Holok-1 Kabili-1 Lakach-2DL Piklis-1DL Lakach-1 Lalail-1 Chelem-1 Noxal-1 Nen-1 Leek-1 Veracruz

Etbakel-1 Nab-1 Tamil-1 Chuktah-201

¿Cuánto cuesta perforar en aguas profundas? Aproximadamente 1,000,000.00 dólares diarios

Tabasco

Fuente: CNH

Figura 3. Recursos necesarios para explotación.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Retos de la industria petrolera en México y su incidencia en la ingeniería civil

Gráfica 3. Cuencas seleccionadas (billones de pies cúbicos) (junio de 2013) 1,800 1,600 1,400 1,115 1,200 1,000 800 600 400 200 124 0 China Recursos = 250 recuperables Consumo anual

1,688 Reservas probadas de gas natural

545

Perforación y terminación

Productividad

100m3

Reservas técnicamente recuperables 285 de shale gas

400m3 Lodo

Estimulación Fracturamiento

Cemento

17 México

Rusia

227

4.6

2.4

18.0

Producción

Convencionales

Agua congénita Limpieza

años Shales

Deshidratación de crudo ± 8�10×103 m3

Consumo

Fuente: US Energy Information Administration

y establecer un programa enérgico de pruebas piloto para todos los yacimientos. El 90% del aceite remanente en México se encuentra en muy pocos yacimientos (129). Si pudiéramos recuperar 10% de ese aceite, se triplicaría la reserva probada (1P). Con la recuperación EOR-IOR esto puede convertirse en una realidad. Yacimientos naturalmente fracturados (YNF) Los YNF han caracterizado a la industria petrolera en México. Yacimientos gigantes como Akal (Cantarell), Ku, Maloob y Zaap pertenecen a este rubro, en el cual los hidrocarburos se almacenan en matrices de roca rodeadas por fracturas. Los elevados ritmos de producción de petróleo que se han observado en estos yacimientos han sido posibles debido a la gran permeabilidad que poseen las fracturas, que dejan fluir con facilidad el hidrocarburo contenido en ellas. Por el contrario, de las matrices de roca se ha extraído muy poco del aceite que originalmente contenían, debido a su baja permeabilidad. En Akal, que contenía a la fecha de su descubrimiento un volumen original de 30 mil millones de barriles de crudo distribuidos en una proporción 60%-40% matrices-fracturas, al día de hoy cerca de 90% del aceite remanente (poco menos de la mitad del volumen original) se encuentra en las matrices de roca. Para obtener el aceite que se encuentra en las matrices de roca es necesario implantar una administración integral especial para YNF que considere técnicas de EOR, como inyección de fluidos en condiciones miscibles o químicos diversos que permitan aprovechar

los mecanismos de recuperación existentes, como el drene gravitacional. Petróleo crudo pesado y extrapesado Una buena parte de la producción futura de nuestro país provendrá de estos depósitos. México, junto con otros países (Canadá, Estados Unidos, Colombia, Venezuela, Ecuador, Perú y Brasil) posee más de 90% de los crudos pesados y extrapesados del mundo (Rangel, 2012). En México, el crudo pesado y el extrapesado no se encuentran en arenas bituminosas, por ello no se recurre a la minería; se extraen y se transportan como un líquido. Desde el subsuelo a la superficie y a las plantas de tratamiento se tiene que lidiar con su alta viscosidad y tendencia a formar sólidos (asfaltenos y parafinas) que no sólo dificultan su flujo, sino que también pueden obstruir los pozos, tuberías y ductos, y generar estragos en las instalaciones que de no ser atendidos pueden provocar riesgos a la salud. Existe una mayor complejidad en los yacimientos de petróleo pesado y extrapesado que se encuentran costa afuera, en donde las condiciones para desarrollar las instalaciones adecuadas son adversas y el crudo debe transportarse mayores distancias. Es posible transportar algunos tipos de crudo pesado conservando alta presiones y temperaturas en las tuberías, ductos y aditamentos por donde fluyen, para lo cual se diseñan instalaciones más sofisticadas que las normales. Otro tipo de crudos más pesados, además de las condiciones de presión y temperatura específicas, requieren la inyección de productos químicos que alteren el arreglo de sus moléculas para reducir su

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Retos de la industria petrolera en México y su incidencia en la ingeniería civil

Actual: • Ductos: 11,296 km • 11 centros de procesamiento Longitud total de ductos a construir: 4,792 km

Ductos privados Ductos de PGPB Fuente: Sener-CNH, 2013

Figura 4. Ductos de hidrocarburos.

viscosidad e inhibir la formación de sólidos. Adicionalmente, existe otro tipo de crudo tan pesado que incluso fluye con mucha dificultad dentro del yacimiento, por lo que es forzosa la aplicación de métodos de recuperación térmica, y la adecuación de las instalaciones que requieren es aun más compleja. La aplicación de tecnología de punta en instalaciones, fluidos y métodos puede ocasionar que algunos de estos recursos no sean económicamente recuperables, por lo que es necesario definir un plan de desarrollo que identifique la tecnología realmente necesaria. Retos de infraestructura El desarrollo del potencial petrolero requiere infraestructura adecuada y moderna para cada una de las etapas que conforman la cadena de valor de la industria. Los principales retos de infraestructura que enfrentará México en los siguientes años incluyen: suministro de gas natural, transporte y distribución de hidrocarburos líquidos y gaseosos, tecnología submarina, infraestructura para el tratamiento responsable del agua, número sin precedentes de pozos a perforar para explotar recursos no convencionales, y captura y almacenamiento de dióxido de carbono. Suministro de gas natural Con respecto al gas natural, de acuerdo con la Secretaría de Energía, se estima que la demanda para 2025 será superior a los 11,000 mmpcd (11 Bcfd), mientras que la producción nacional estimada para el mismo año será de sólo 6,000 mmpcd (6 Bcfd). Esto significa que, de continuar la tendencia actual de oferta y demanda, se podría tener un déficit del orden de 5,000 mmpcd (5 Bcfd). En años recientes, este déficit ha sido cubierto con importaciones, tanto de Estados Unidos mediante gasoductos del norte, como de las dos regasificadoras de Altamira y Manzanillo. Con el objetivo de satisfacer la demanda estimada, claramente se requerirán grandes proyectos de infraestructura para la extracción, el transporte y la distribución de gas natural. Esta infraestructura deberá crecer de forma proporcional (Sener, 2010).

Transporte y distribución de hidrocarburos líquidos y gaseosos Para el transporte de hidrocarburos, actualmente se cuenta con 11,296 km de ductos y 11 centros de procesamiento. Los principales usuarios de los ductos son la Comisión Federal de Electricidad, Pemex Gas y Petroquímica Básica, y Pemex Refinación (véanse figura 4 y gráfica 4). Se proyecta la construcción de 4,792 km más de ductos, además de que periódicamente la red necesita mantenimiento (Sener, 2012). Estas actividades están directamente relacionadas con el quehacer del ingeniero civil. Tecnología submarina El desarrollo de las tecnologías submarinas está sujeto a las condiciones meteorológicas, oceanográficas, geotécnicas y sísmicas, así como a las características del hidrocarburo que se va a producir. Mediante un convenio Pemex-IMP se pretende establecer un Centro de Tecnologías para Aguas Profundas que estará conformado por 13 laboratorios. En 2014 se construirá el primer módulo correspondiente a cinco laboratorios. Tratamiento responsable del agua La administración adecuada y responsable de los recursos hídricos en actividades propias de la industria petrolera es fundamental para asegurar el correcto desarrollo de nuestros recursos petroleros. Generalmente se requieren grandes volúmenes de agua para actividades como perforación, terminación, intervenciones y aplicación de métodos de recuperación mejorada y secundaria. Durante la perforación y terminación de pozos se requieren volúmenes importantes de lodo y cemento, los cuales están formados por una fracción importante de agua. Se estima que en los procesos de perforación y terminación se emplean aproximadamente 400 m3 de agua por día. Los procesos de recuperación mejorada emplean en promedio 70 m3 de agua por día para la aplicación de químicos, o por la inyección directa de vapor o agua ionizada. Existen otros procesos diseñados para mejorar la productividad de pozos, como estimulación, fracturamiento y deshidratación del crudo. Estas actividades pueden requerir en promedio 100 m3 de agua por día. Destaca el fracturamiento hidráulico necesario para producir yacimientos en lutitas, en donde se pueden consumir de 8,000 a 10,000 m3 de agua desde la perforación hasta la terminación. Cantidad de pozos a perforar para explotar recursos no convencionales Los pozos de shale oil y shale gas se caracterizan por una baja productividad que ocasiona que la producción del pozo decline de manera rápida y se abandone. El ritmo de perforación y abandono de pozos en estos proyectos es muy distinto al requerido para los recursos convencionales. Adicionalmente, los pozos deben

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Comprometidos para cumplir con altos estándares en materia de calidad y seguridad. La política “cero accidentes”, nos mantiene como una empresa sólida y confiable en el equipo de trabajo, producción y ejecución. Nuestra certificación ante el ISO 9001-2008 y acreditaciones ANAB Y EMA nos avalan. SOMOS LA EMPRESA con mayor experiencia en la construcción en México dedicada a izajes, montajes y transporte especializado. Con presencia también en el extranjero. Líderes en el ramo durante más de 20 años, nos hemos desempeñado con visión, eficacia, ética y servicio. Siempre utilizamos tecnología de punta para mantenernos a la vanguardia y así participar en distintos proyectos, como:

• Reconfiguración de refinerías • Construcción de plataformas marinas • Montaje de centrales de ciclo combinado • Construcción de viaductos • Distribuidores viales • Edificación y montaje del gran y único telescopio milimétrico ubicado en Puebla, México • Estadios

ESE ASA Los líderes en izajes y transporte especializado

Y en la mayoría de los izajes y montajes pesados de la industria de la construcción efectuados en la República mexicana.

Avenida Insurgentes Sur Núm. 819 • Col. Nápoles, Delegación Benito Juárez • México, DF, C.P. 03810 Teléfonos: +52 (55) 90002630 • +52 (55) 9000 2629 • +52 (55) 9000 2368 Fax + 52 (55) 9000 2368 Ext. 227 • LADA SIN COSTO 01-800-087-2630

Retos de la industria petrolera en México y su incidencia en la ingeniería civil

Gráfica 4. Pronóstico de la demanda para 2025 12,000 Demanda de gas estimada para 2025: 11,063 mmpcd

Otros sectores

10,000 Histórico

Abastecimiento requerido adicional: 5,000 mmpcd

Pronóstico

mmpcd

8,000

Sector eléctrico 6,000

2010 producción 5,916 mmpcd

Sector industrial

4,000

2,000

Sector petrolero

2025

2024

2023

2022

2021

2020

2019

2018

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

Fuente: Perspectiva del gas natural en el mercado 2013-2025 (Sener).

terminarse en forma horizontal para que los disparos y las estimulaciones contacten el mayor volumen de roca posible. Lo anterior se traduce en una cantidad requerida sin precedentes de equipos de perforación, instalaciones de manejo de fluidos, análisis de geonavegación y estudios de microsísmica. Captura y almacenamiento de CO2 El uso de CO 2 en la industria petrolera es bastante amplio, y su captura y almacenamiento contribuye a la reducción de la presencia de este gas de efecto invernadero en la atmósfera. Existen muchas fuentes de captura de CO2: plantas de fabricación de cemento y acero, refinerías, centrales petroquímicas y de generación eléctrica. Respecto a su almacenamiento, existen dos tipos: geológico y oceánico. En el geológico, el CO2 es inyectado en yacimientos de petróleo y gas abandonados o en explotación, y también en capas de carbón que no sean minadas y en acuíferos profundos. En el oceánico, el CO2 es liberado directamente en el océano, considerando una columna de agua apropiada. La inyección de gases es el método más común para mantener la presión de los yacimientos petroleros, siendo el CO2 un gas frecuentemente utilizado. Cabe mencionar que como material de inyección para un método de EOR es muy efectivo. Retos de capital humano El aprovechamiento de los recursos petroleros de México requiere la solución de retos tecnológicos

y de infraestructura; estos retos serán resueltos por ingenieros y científicos mexicanos de prácticamente todas las áreas del conocimiento. Pero la magnitud de la actividad en la industria es tal que surge el problema de la disposición de personal capacitado para cubrir posiciones que requieran conocimientos especializados y habilidades de creatividad, solución de problemas, trabajo en equipos multidisciplinarios y habilidades de mando. Los ingenieros civiles tienen una participación muy importante en la industria petrolera, la cual requiere conocimientos y habilidades especializadas en áreas como estructuras, geotecnia, vías terrestres, construcción e hidráulica. Requerimiento de ingenieros civiles Se vislumbra que uno de los principales retos que enfrentaremos en el aprovechamiento de nuestros recursos está relacionado con el capital humano. En México, la proporción de ingenieros con respecto al total de la población es baja, comparada con otros países, y ocupa el lugar 24. Esto se puede entender al analizar la tendencia de la enseñanza superior en nuestro país, de acuerdo con la cual solamente 28% de los estudiantes de licenciatura se encuentran inscritos en un programa de ingeniería o relacionado con el desarrollo de tecnología, mientras que 50% de los estudiantes corresponden a áreas de ciencias sociales y administrativas. Sólo 10% de los estudiantes de posgrado en nuestro país estudian temas de ingeniería y tecnología (véase gráfica 5) (Conacyt, 2013). Asimismo, se deben incrementar y mejorar los programas de posgrado en ciencias de la Tierra, ya que en todo el país

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Retos de la industria petrolera en México y su incidencia en la ingeniería civil

sólo existen dos programas de posgrado en ingeniería petrolera y cinco en ciencias de la Tierra. El relevo generacional Existe una problemática internacional por la carencia de profesionistas y técnicos con experiencia. Se pierde personal altamente especializado a una velocidad muy alta y la incorporación de nuevos talentos en la industria es muy lenta. Esto tiene su origen en lo que se conoce como la transición entre los baby boomers (los bebés del auge de la posguerra), la “generación X” y, próximamente, la “generación Y”. Sin embargo, debido a la fuerte asociación entre el empleo (y desempleo) de nuestra industria y los precios del petróleo, internacionalmente se ha creado un hueco generacional que ha sido muy difícil de llenar (AIE, 2012). La mayor parte de los empleados especializados que actualmente laboran en la industria petrolera están en edades próximas al retiro. Por ejemplo, en Pemex se calcula que 20,000 personas estarán en condiciones de jubilarse en un lapso de 1 a 5 años, y entre los próximos 6 a 10 años, 50,000 empleados. Esto significa que en los próximos 10 años tendremos que reemplazar a más de una tercera parte de todos los empleados de Pemex (véase gráfica 5) (AIE, 2012). Sustituir a empleados especializados con más de 20 años de experiencia será el reto más importante que deberemos enfrentar, debido a que de esto depende la solución de los demás retos tecnológicos y de infraestructura. Gráfica 5. Proporción de ingenieros respecto a otros profesionales. Posgrado Ingeniería y tecnología Ciencias sociales

10% 42%

48%

Otras

Licenciatura Ingeniería y tecnología 22% Ciencias sociales y administrativas

28%

50%

Otras Distribución de empleos en Pemex Exploración y producción 34% 18%

31%

Refinación 8%

Gas y petroquímica básica Petroquímica Corporativo

Pemex cuenta con 150,000 empleados aproximadamente; cerca de 3,000 reúnen las condiciones para la jubilación cada año. Estas cifras sugieren un riesgo muy significativo, pero también representan una oportunidad histórica. Capacidad de formación de profesionistas Para lograr la sustitución de personal especializado en la industria, es necesario incrementar la cantidad de becarios que se mandan al extranjero. Esta inversión en la educación es fundamental, y en comparación con las inversiones que se realizan en la industria petrolera no representaría un problema. Por ejemplo, una barrena para perforar pozos petroleros cuesta aproximadamente 100,000 dólares. Con la cantidad de dinero equivalente de 100 barrenas se pueden financiar los estudios de 100 estudiantes de maestría en el extranjero o 50 estudiantes de doctorado en programas de cuatro años. Es importante destacar que en México se utilizan miles de barrenas en un año. Aun más extremo es el costo de un pozo de aguas profundas, de alrededor de 250 millones de dólares, dinero suficiente para que 2,500 estudiantes cursen estudios de maestría en el extranjero (véase figura 5). Retos para la industria y la academia (CAETS, 2013) La formación de personal especializado se tiene que realizar en las universidades, en donde los futuros ingenieros y científicos adquieren los conocimientos y las habilidades que les permitirán impulsar el desarrollo de México. Los estudiantes deben desarrollar un pensamiento estratégico en beneficio de la sociedad, habilidades para trabajar en equipos multidisciplinarios y una capacidad integradora que permita entender y resolver las problemáticas, considerando sus diferentes perspectivas. En particular, la educación en ingeniería debe incentivar el desarrollo tecnológico hacia el beneficio de la sociedad y apegarse a la realidad nacional para resolver problemas que afectan a todos. El personal docente debe estar altamente capacitado, y a los profesores involucrados en prácticas innovadoras se les debe proveer recursos, tiempo y recompensas para motivarlos. Los ingenieros deben ser capaces de adaptarse a tecnologías y sistemas cada vez más complejos. La relación de las universidades con la industria debe fortalecerse mediante proyectos que permitan a los alumnos involucrarse en la realidad laboral. Es necesario que las empresas locales brinden oportunidades de empleo a jóvenes que comienzan su carrera profesional. Es importante que las empresas les permitan a sus empleados desarrollar su talento mediante medidas como rotaciones de personal o arreglos temporales para trabajos a corto plazo. Para asegurar los recursos humanos suficientes es necesario aumentar el talento local, así como atraer y

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Retos de la industria petrolera en México y su incidencia en la ingeniería civil

Cantidad

Valor estimado (dólares)

Cada año en México se perforan cientos de pozos

Educación en el extranjero

Maestrías (2 años)

Doctorados (4 años)

100

Pozo terrestre horizontal 10,000,000

100

Pozo en aguas en someras 50,000,000

500

250

2,500

1,250

Barrena 100,000 Pozo terrestre vertical 1,000,000

Pozo en aguas profundas 250,000,000

Fuente: Rangel, 2012.

Figura 5. Comparación de costos de infraestructura vs. formación.

retener el talento de otros sitios. Lo anterior es posible si se brindan oportunidades de empleo, se desarrolla talento calificado, se involucra a las empresas locales, se facilita la reubicación de personal y se arregla la rotación de regiones para trabajos permanentes, dejando abierta la posibilidad de contratos temporales para trabajos a corto plazo (BC NGWSC, 2013). El talento humano se va a sentir atraído hacia una industria que actualice y difunda su mercado de trabajo y la información de las carreras, construya su filosofía sobre las mejores prácticas existentes y fomente la colaboración con otras industrias. Conclusiones Los hidrocarburos constituyen la principal fuente de generación de energía para el país. Con los recursos convencionales de hidrocarburos, México tiene la capacidad de autosuficiencia energética; pero si también consideramos los recursos no convencionales, tiene el potencial de convertirse en un exportador neto. Contrariamente a la riqueza petrolera nacional, la producción de aceite y gas está declinando. Para revertir esta tendencia es necesario incrementar el acceso a la tecnología, implantar las medidas de financiamiento adecuadas y desarrollar la infraestructura requerida. La formación e incorporación de recursos humanos en la industria petrolera nacional es el factor clave que nos permitirá desarrollar plenamente nuestro potencial petrolero. La ingeniería civil tiene una función esencial en cada una de las etapas de la cadena de valor de la industria.

Viene el mejor capítulo de la industria petrolera mexicana, y la ingeniería civil es un componente importantísimo Referencias Agencia Internacional de Energía (2012). Agencia Internacional de Energía (2013). British Columbia Natural Gas Workforce Strategy Committee (BC NGWSC) (2013). Natural Gas Workforce Strategy and Action Plan. Council of Academies of Engineering and Technological Sciences (CAETS) (2013). Budapest. Comisión Nacional de Hidrocarburos (2012). El futuro de la producción de aceite en México: recuperación avanzada y mejorada IOR-EOR. DT-4. México. Conacyt, 2013. Rangel, E. (2012). ¿Dónde está la siguiente cuadrilla para enfrentar los próximos retos de E&P?. Energía a Debate. México. Sener (2010). Perspectiva del gas natural en el mercado 2010-2025. México. Sener (2012). Perspectiva del gas natural en el mercado 2012-2026. México. Con la colaboración de Andrés Moreno y Fernández Eduardo Andrade Iturribarría Enrique Baena Ordaz Alejandro Barrios Téllez Roberto Duque Ruiz Sergio Martín Galina Hidalgo Gerardo Hiriart Le Bert Horacio Lombardo Pérez Salazar Héctor Moreno Alfaro Ricardo Ramos de Miguel Óscar Valle Molina

¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

PLANEACIÓN

Tres escenarios de planeación del parque de generación eléctrica La planeación del sector energético tiene como objetivo fundamental generar un conjunto de escenarios de balances de energía para un horizonte temporal significativo incorporando metas globales, sectoriales y de emisiones, entre otras, tomando las tasas de crecimiento económico y poblacional, la regionalización del consumo y los precios internacionales de insumos y de los productos energéticos. Su complejidad hace necesaria la utilización de modelos matemáticos de optimización. JUAN MANUEL ROMERO ORTEGA Coordinador del Grupo de Planeación del Comité de Energía del CICM. Licenciado y maestro en Administración. Fue director corporativo de Finanzas de Pemex y director general adjunto del Banco Nacional de Comercio Exterior. En 2012 se integró a la Coordinación de Innovación y Desarrollo (CID) de la UNAM, donde se desempeñó como director general de Vinculación. A partir de agosto de 2013 es titular de la CID.

En este artículo se muestra un ejercicio de planeación de la capacidad de generación eléctrica por instalar en México para cubrir una misma curva de demanda de electricidad durante el periodo de 2012 a 2050. Se muestran tres escenarios en los que se imponen cifras tope de participación de electricidad de origen fósil. Se comparan sus emisiones, inversiones y costos de generación eléctrica. En la parte final, se hace un cálculo de la cantidad de ingenieros civiles que deberían ser formados para satisfacer los requerimientos del sector energético completo. Las conclusiones destacan lo indispensable que resulta la diversificación energética usando energías renovables, pero también energía nuclear, y la necesidad de emprender acciones inmediatas para enfrentar el déficit previsible de ingenieros civiles requeridos. El objetivo principal de la planeación del sector energía es desarrollar escenarios de demanda y oferta de energía, buscando el balance de mínimo costo durante horizontes temporales de largo plazo. Los escenarios se basan en balances sobre la forma en que se consume (uso final), convierte (procesos de transformación), transporta (transporte y transmisión) y produce (extracción de recursos) energía en una región, así como sus intercambios en mercados nacionales e internacionales según un conjunto de hipótesis sobre crecimiento poblacional, desarrollo económico, tecnología, precios y otros facto-

res. Para la elaboración de este artículo se consideraron los costos nivelados y las inversiones asociadas a las modalidades de energía de acuerdo con la confiabilidad y calidad que pueden obtenerse con las tecnologías disponibles en la actualidad. Dos escenarios cumplen con las metas porcentuales de generación de energía eléctrica a base de combustibles fósiles (65% para 2024, 60% para 2035 y 50% para 2050), con apego a lo que establece la Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética (LAERFTE). Metodología de desarrollo de escenarios Se tomaron como base tres escenarios de planeación para el periodo 2012-2050, los cuales fueron desarrollados por el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) para analizar el cumplimiento de la LAERFTE (Flores, 2013). Planteamiento de los escenarios 2012-2050 • Caso 0, escenario de referencia: planeación al costo mínimo. Crecimiento principalmente con ciclos combinados a base de gas natural. Para 2026 se ajusta a la planeación del POISE 2012-2026. Para 2050 se minimiza el costo nivelado. • Caso 1, escenario nuclear: se adiciona energía nuclear suficiente para cumplir con las metas de generación limpia de 35% a 2024, 40% a 2035 y 50% a 2050.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Tres escenarios de planeación del parque de generación eléctrica

Gráfica 1. Evolución de la participación porcentual de electricidad de origen fósil

y no necesariamente cuando la demanda lo requiere. También se debe a la falta de predictibilidad, 90 Caso 0: Referencia ya que es difícil estimar con antelación suficiente la disponibilidad 80 Caso 1: Nuclear y producción eólica que se podría Caso 2: Mixto 70 generar. Es por esto último que las energías como la solar y la eólica LAERFTE 60 no pueden garantizar la cobertura de la punta de la demanda. 50 Cuando se comparan las emi40 siones unitarias de gases de efecto 2010 2020 2030 2040 2050 invernadero (GEI) de la mezcla de Fuente: A partir de resultados del IIE en AMEE 2013. Año electricidad, en toneladas de GEI por TWh, se puede observar que • Caso 2, escenario mixto: se reparte el requerimiento los escenarios nuclear y mixto tienen emisiones muy de generación limpia entre energías nucleoeléctricas semejantes y que son considerablemente inferiores a las y renovables. que se dan en el escenario de referencia, el cual basa su generación en gas natural (véase gráfica 3). Conviene mencionar que no se incluyó un escenario Las grandes ventajas que tienen los escenarios exclusivo de fuentes renovables en virtud de que los nuclear y mixto en cuanto a emisiones no se pueden costos de generación eléctrica se incrementan considedar si no se hacen inversiones de capital en capacidad rablemente con respecto a los escenarios estudiados. instalada. La gráfica 4 muestra el pago de la amortización de la inversión. En ésta, el escenario de referencia es Características del modelo de planeación apreciablemente mejor que los otros dos en términos de utilizado requerimientos de inversión y sus pagos. • Modelo de planeación a largo plazo (> 50 años) para Sin embargo, no todo es inversión de capital; también estimar tendencias tecnológicas y costos asociados se deben tomar en cuenta los costos por combustibles, al sector eléctrico. los de operación y los de mantenimiento, incluidos en el • Modelo uninodal que se utiliza para evaluaciones costo nivelado de generación eléctrica. Este parámetro rápidas preliminares. La propuesta de nueva catoma en cuenta tasas de descuento y tiempos en los que pacidad minimiza el costo nivelado de generación se incurre en el gasto de inversión durante la construceléctrica. ción, y en los que se produce la electricidad a lo largo de • Selecciona el conjunto de tecnologías que cumple la vida útil de cada planta. con la curva de consumo anual de electricidad. La gráfica 5 muestra la evolución del costo nivela• Cumple la demanda máxima con el margen de do expresado en USD/TWh. Se observa al escenario reserva operativo. de referencia como el de menor costo, seguido por el escenario nuclear, y finalmente el escenario mixto, el de Comparación de los tres escenarios de expansión mayor costo. Se utilizaron los costos y parámetros de En la gráfica 1 se constata que los escenarios nuclear y las plantas indicados en el documento COPAR (CFE, mixto sí cumplen con las metas de generación limpia de 2013), una tasa de descuento de 12% anual y los precios 35% para 2024, 40% para 2035 y 50% para 2050. Por otro medios de combustibles. También se hicieron ajustes de lado, el escenario de referencia no las cumple. La gráfica 2 muestra Gráfica 2. Evolución de la capacidad instalada que para los escenarios referencia 250,000 Curvas de casos 0 y 1 se enciman y nuclear se requiere instalar la misma capacidad, mientras que para 200,000 el escenario mixto es necesario instalar más potencia para cubrir 150,000 la misma generación anual. Esto se Caso 2: Mixto debe a que las energías renovables 100,000 son intermitentes, en particular la Caso 0: Referencia eólica y la solar fotovoltaica, es de50,000 cir, se caracterizan por la ausencia Caso 1: Nuclear 0 de capacidad de gestión, ya que la producción se realiza cuando 2010 2020 2030 2040 2050 Año Fuente: A partir de resultados del IIE en AMEE 2013. se dispone del recurso renovable Capacidad instalada (MW)

Porcentaje

100

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Tres escenarios de planeación del parque de generación eléctrica

Gráfica 3. Emisiones de GEI por unidad de generación eléctrica Emisiones GEI unitarias (t/GWh)

450 400 350 300 250 200 150 100 50 2010

Caso 0: Referencia Caso 1: Nuclear Caso 2: Mixto 2020

2030 Año

2040

Fuente: A partir de resultados del IIE en AMEE 2013.

acuerdo con las tendencias estimadas por la Agencia Internacional de Energía (IEA, 2011). Las emisiones anuales de GEI son las mismas en los escenarios nuclear y mixto. En 2050 se emitiría la mitad de las que se obtendrían de seguir con una tendencia como la del escenario de referencia (véase gráfica 6). Con menor costo nivelado de generación eléctrica que el caso mixto (nuclear y renovable), el escenario nuclear logra la misma reducción de GEI. El detalle de la participación de tecnologías para lograr los resultados de las gráficas 1 a 6 puede verse en la gráfica 7. En ella se comparan las curvas de la capacidad instalada de cada una de las 12 tecnologías de generación y se muestra la capacidad instalada, para 2050, de cada tipo de tecnología, expresada en megavatios. El escenario de referencia es muy poco diversificado y la dependencia del gas natural podría poner en riesgo la seguridad energética con consumos anuales de ese combustible que alcanzarían los 3,500 billones de pies cúbicos con las implicaciones respectivas en la infraestructura de aprovisionamiento y distribución. Por otro lado, los escenarios nuclear y mixto requieren infraestructuras semejantes en relación con ductos de gas natural, ya que las plantas de ciclo combinado son requeridas en capacidades muy similares. Aunque la Gráfica 4. Pago de amortización de la inversión

Pago (miles de dólares)

80,000 Caso 2: Mixto

60,000

Caso 1: Nuclear Caso 0: Referencia

40,000 20,000 0 2010

2015

2020

2025

Fuente: A partir de resultados del IIE en AMEE 2013.

2030 Año

2035

2050

potencia instalada de energías renovables en el escenario mixto representa 48%, aún es requerida la capacidad de respaldo que ofrecen las plantas de ciclo combinado a base de gas natural, ya que ésta representa 41% de la capacidad. Además, las energías renovables (solar y eólica) tienen implicaciones en las redes eléctricas y las plantas de ciclo combinado sobre las redes de ductos.

Requerimientos de ingenieros civiles en el sector energético Aquí se describe el proceso para expresar las inversiones del sector energético, en particular del subsector eléctrico, en términos de requerimientos de los ingenieros civiles mexicanos (ICM). El ejercicio consistió en proyectar la demanda y la oferta de estos profesionistas para el mismo horizonte de planeación a 2050. Las bases de cálculo para la demanda y la oferta no son simétricas. Los requerimientos de ICM se asocian con el tamaño de las inversiones en infraestructura y, por tanto, se pueden hacer estimaciones totales para el sector energético y el subsector eléctrico. La oferta sólo se calcula a nivel agregado para todos los ICM formados en el sistema educativo nacional. Los resultados obtenidos indican que a pesar del crecimiento observado en los últimos años en la oferta de ICM, será necesario incrementar significativamente su número para satisfacer los requerimientos derivados de las crecientes inversiones en infraestructura, particularmente del sector energético. Oferta de ICM De acuerdo con información consensuada con miembros del gremio, en 2011 había un total de 150 mil ICM. La cifra de profesionistas disponibles cada año fue resultado de un cálculo similar al que se utiliza para el movimiento de inventarios, tomando la disponibilidad inicial de cada periodo, sumando los profesionistas egresados del sistema educativo y restando los que dejan de ejercer su profesión por diferentes motivos. La matrícula inicial de ICM en 2011 fue de 60,492 de acuerdo con datos de la Academia de Ingeniería de México. La matrícula registró un crecimiento equivalente a 7.78% anual entre 2003 y 2010, la cual se utilizó para la proyección a 2050. La tasa promedio de egresados de ingeniería civil fue de 10.82% en el periodo de 2002 a 2010. El porcentaje de retiros y 2040 2045 2050 decesos en cada periodo se tomó como 5%, el cual proviene de in-

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Tres escenarios de planeación del parque de generación eléctrica

Gráfica 5. Costo unitario de generación eléctrica

especialidades. En grandes proyectos de infraestructura, la etapa de diseño requiere 0.17 ingenieros 100 por cada millón de dólares durante dos años. En la de construcción 80 intervienen 1.22 ingenieros por cada millón de dólares a lo largo 60 Caso 2: Mixto de cinco años. Y finalmente, para 40 la de operación y mantenimiento se Caso 1: Nuclear requieren 3.93 ingenieros por cada 20 Caso 0: Referencia millón de dólares durante 45 años. Del total de ingenieros, se 0 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 estimó que el equivalente a 20% Año corresponde a ingenieros civiles. Fuente: A partir de resultados del IIE en AMEE 2013. Para calcular los requerimientos de ICM a nivel agregado, se consideró formación derivada del Inegi para el rango de edad de que las inversiones totales en infraestructura guardan una la vida productiva de los profesionistas en estudio. Los proporción más o menos constante (5.2%) con respecto resultados de la aplicación de los supuestos anteriores a las cifras del PIB de México. La proyección del PIB que se muestran en el cuadro 1. se tomó como referencia fue la utilizada por el CICM en su Propuesta de Programa Nacional de Infraestructura Requerimientos de ICM 2013-2018. Se siguió una lógica que reconoce que las etapas que Las inversiones en el sector de energía se estimaron integran cualquier proyecto de infraestructura son disecomo una proporción de 63.9% sobre las inversiones ño, construcción, operación y mantenimiento. Cada una totales en infraestructura que se mantienen a lo largo del tiene requerimientos distintos de ingenieros de diversas periodo de planeación. Costo dólares/MWh

120

Tres escenarios de planeación del parque de generación eléctrica

Gráfica 6. Emisiones de GEI anuales del mix de electricidad 350

Millones de toneladas al año

el estudio realizado se observa que un escenario de expansión eléctrica con participación significativa 300 de energía nuclear tiene costos de 250 electricidad más altos que el que se basa de manera dominante en 200 gas natural, pero menores que el 150 basado en una elevada particiCaso 0: Referencia pación de renovables. Este último 100 Caso 1: Nuclear obligaría a tener una capacidad 50 instalada elevada para cumplir con Caso 2: Mixto la demanda y el margen de reserva 0 operativo, debido a la intermitencia 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Año de las energías renovables y a su Fuente: A partir de resultados del IIE en AMEE 2013. despacho no gestionable. La expansión mixta basada en energías Los requerimientos del sector eléctrico se calcularon nuclear y renovables puede ser alcanzada en tiempo; a partir de las inversiones en el subsector, que equivalen es más diversificada, y también permitiría cumplir con la a 10.46% del total de las inversiones en infraestructura. ley. Es más costosa que la opción nuclear, pero menos Los resultados se muestran también en el cuadro 1. costosa que una opción con dominio de renovables. El beneficio ambiental sí sería apreciable y disminuiría conConclusiones siderablemente la dependencia del gas natural. El cumplimiento de la LAERFTE implica la diversificación Las inversiones de capital esperadas en el periodo obligatoria de fuentes de energía para la generación de de planeación (2012-2050) son enormes y demandarán electricidad, pero conlleva un incremento de costos niveingenieros con diferentes especialidades. Las estilados de generación eléctrica que va en dirección opuesmaciones presentadas indican que existe una brecha ta a la posibilidad de reducción de tarifas eléctricas. Con importante entre los requerimientos de ingenieros civiles Gráfica 7. Evolución de la capacidad instalada (MW) y tabla con la capacidad instalada (MW) para 2050 250,000

250,000 Caso 0: Referencia

150,000

100,000

50,000

250,000

Caso 2: Mixto

200,000 150,000 100,000 50,000

2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050

Caso 1: Nuclear

2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050

200,000

2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050

200,000

Caso 0 Hidroeléctrica 16,314 Geotermoeléctrica 1,065 Eoloeléctrica 5,845 Solar (foto y térmica) 0 Nucleoeléctrica 2,800 Termoeléctrica 0 Carboeléctrica 0 Carboeléctrica c/CCS 2,800 Lecho fluidizado 0 Ciclo combinado 152,503 Ciclo combinado c/CCS 1,400 Turbogás y Comb. Int. 172

Caso 1 16,314 1,065 5,845 0 60,200 0 0 0 0 99,263 0 0

Caso 2 24,663 16,104 41,545 30,944 25,200 0 0 0 0 96,822 0 0

Fuente: A partir de resultados del IIE en AMEE 2013.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Tres escenarios de planeación del parque de generación eléctrica

Cuadro 1. Balance de oferta y demanda total de ingenieros civiles Núm. de ICM

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

148,939

161,231

191,673

245,670

331,729

462,725

657,774

944,979

Egresados

8,647

12,578

18,297

26,616

38,717

56,319

81,925

119,174

Retirados y bajas

7,462

8,078

9,603

12,308

16,620

23,183

32,183

47,343

Oferta inicial

150,124

165,732

200,367

259,977

353,826

495,862

706,745

1,016,809

Demanda sector energético

106,015

122,579

257,766

418,587

608,935

834,801

1,104,400

1,430,868

Demanda total infraestructura

166,015

201,339

465,096

778,703

1,150,067

1,590,718

2,116,068

2,749,714

15,891

35,607

264,729

518,725

796,241

1,094,856

1,409,323

1,732,905

Inventario inicial

Déficit total

y el número de profesionistas que las instituciones de educación superior en México pueden formar, de seguir con el ritmo de los últimos años. Es importante contar con una estrategia nacional que permita alinear los objetivos de los diversos actores (academia, gobierno e industria privada) y garantice llevar a cabo acciones concretas hoy, para contar con los ingenieros mexicanos necesarios en el futuro Referencias Comisión Federal de Electricidad (2012). Costos y parámetros de referencia COPAR Generación.

International Energy Agency (2011). World Energy Outlook. Flores L., Marco Polo (2013). Cumplimiento de la Ley de Renovables mediante nucleoeléctricas y su impacto en tarifas y emisiones GEI. V Congreso Anual Conjunto de Asociaciones del Sector Energético y XIII Congreso Anual de la AMEE. México. Con la colaboración de Cecilia Martín del Campo Márquez Alma Santa Rita Feregrino José Miguel González Santaló Diego Arjona Argüelles ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

ELECTRICIDAD

El futuro de la industria eléctrica en México La industria eléctrica mexicana se encuentra en una encrucijada ante la reforma energética aprobada en el Congreso de la Unión. El propósito del presente artículo es discutir, de manera resumida, el futuro de esta industria en nuestro país. JAVIER RAMÍREZ OTERO Coordinador del Grupo de Electricidad del Comité de Energía del CICM. Ingeniero civil. En grupo Carso fue consejero y coordinador de las empresas filiales Ingeniería y Normas de Teléfonos de México. Además de formar parte del Comité Técnico del FIDE ha sido miembro del Consejo Consultivo del Agua. En la actualidad es vicepresidente de Planeación y Proyectos de Ingeniería.

En el mediano y largo plazo será muy difícil y costoso llegar a la meta impuesta por el Congreso al gobierno federal de alcanzar 35% de la generación de energía eléctrica mediante fuentes de energía renovables y limpias. No obstante, se debe impulsar la construcción del mayor número posible de centrales hidroeléctricas y de todos los proyectos de generación alternativa, como la geotérmica, la eólica, la solar y la mareomotriz, entre otras. En lo relativo a la generación hidroeléctrica, se debe continuar con el aprovechamiento del río Usumacinta, mediante la construcción de cuatro o cinco plantas hidroeléctricas al hilo del agua, y construirse los proyectos Las Cruces, en Nayarit, y Chicoasén II, en Chiapas. Igualmente, y mediante una buena negociación, o bien aplicando el principio de autoridad, se deben construir las centrales hidroeléctricas La Parota, en Guerrero, y Paso de la Reina, en Oaxaca, en virtud de que ambos proyectos son de interés nacional y de grandes beneficios para el país. Mientras no importemos gas a menor costo o lo extraigamos de reservas del país, se sugiere que el sector se diversifique. En efecto, la producción actual se proporciona en su mayor parte por medio de plantas de ciclo combinado que consumen gas. Este combustible es, en parte, regasificado e importado a un alto costo. Por esto, se sugiere analizar la posibilidad de incrementar la producción de energía nuclear, considerándola también energía limpia, como una solución alternativa que podrá apoyar a resolver las necesidades requeridas en el mediano y largo plazo. También se propone la incorporación al sistema eléctrico de plantas de rebombeo, conocidas como

plantas de almacenamiento de energía por bombeo (PAEB), calificadas también como energía limpia. Las PAEB permitirán, además, mejorar la eficiencia del sistema eléctrico mediante el consumo de energía en las horas de mínima demanda cuando se presenta sobrante de energía, y para generar en las horas de mayor demanda (picos). Las PAEB se han instalado desde principios del siglo pasado en 35 países; hoy en día, existen más de 200 centrales con una capacidad instalada superior a los 140,000 MW, equivalente a casi dos y media veces la capacidad eléctrica total instalada en México. A la fecha, la capacidad instalada en algunas regiones del país está muy por encima de las necesidades que se presentan, por lo que se recomienda que en los próximos cinco o seis años las inversiones se canalicen hacia la modernización y rehabilitación de las instalaciones termoeléctricas que lo requieran. Para 2026 se estima una capacidad instalada de 86,000 MW, y la energía generada mediante combustibles no fósiles debe alcanzar 35% del total. Esta situación, como se ha señalado, será difícil de lograr. Sin embargo, la meta podría alcanzarse si se incorporan la energía nuclear y las plantas de almacenamiento de energía por bombeo. Para cumplir con la capacidad prevista se requerirá la importante participación de la ingeniería civil, que debe procurar la planeación, ingeniería, construcción y operación de los proyectos. Se debe considerar el mayor componente nacional posible, así como operadores mexicanos. También es indispensable que el gobierno, las universidades e instituciones académicas, los tecnológicos y centros de investigación y el sector privado

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

El futuro de la industria eléctrica en México

Reforma energética Por lo que se refiere a la reforma energética, se recomienda que la planeación que realiza la Comisión Federal de Electricidad (CFE), en relación con el desarrollo eléctrico del país, siga siendo responsabilidad de la propia comisión, ya que desde hace muchos años el Programa de Obras e Inversiones del Sector Eléctrico (POISE) ha sido un excelente instrumento de planeación para el sector que ha tenido éxito, el cual es ampliamente reconocido. Independientemente de esto, debe existir una planeación integral del sector que incluya los hidrocarburos. Ésta debe establecer las políticas y prioridades nacionales, y podría ser encabezada por la Secretaría de Energía. Se propone que las redes de transmisión y distribución de energía sigan también integradas y que sean operadas por la CFE. En el ámbito de la producción y generación de energía, se propone que además de la CFE se amplíe la participación de la iniciativa privada mediante nuevos operadores independientes. Los nuevos operadores y la CFE deben competir en igualdad de condiciones en un mercado libre, transparente, sin concesiones ni subsidios. Los subsidios que proporciona el sector eléctrico deben ser absorbidos en su totalidad por el gobierno federal. Se propone también darle autonomía a la CFE, de modo que tenga el mismo trato que se les dará a todos los nuevos operadores. Se cancelaría, de esta manera, el impuesto, conocido como “el aprovechamiento”, que desde hace muchos años paga la comisión. Se busca que los operadores sean autónomos y compitan con las mismas bases y condiciones.

FOTO: CFE

participen con recursos para la formación de ingenieros asociados a las nuevas tecnologías, en la capacitación del personal técnico y en la gerencia de proyectos.

Se requiere inversión para nuevas formas de energía.

FOTO: SENER

En consecuencia, también se plantea que se modifiquen los contratos actualmente celebrados con los productores independientes, para que no se obligue a la CFE a pagar la capacidad instalada a disposición –la CFE está obligada a pagar a los productores independientes, la necesite o no–. Estos contratos y obligaciones han sido parte del sobreequipamiento que actualmente se tiene y que han contribuido, en parte, al debilitamiento económico de la comisión. En relación con las tarifas, deben estar basadas en los costos reales de generación, transmisión, distribución y comercialización, y éstos ser determinados por un comité neutral y autónomo, formado por especialistas en la materia. Se propone que esta función recaiga en la Comisión Reguladora de Energía (Sener) y no en la Secretaría de Hacienda y Crédito Público, como actualmente está determinado. Por lo que respecta al Centro de Despacho de Energía (organismo similar al actual Centro Nacional de Control de Energía, Cenace), que regulará la entrada de los operadores privados y de la CFE al sistema mediante subasta, se propone que, de manera transitoria, lo opere la propia CFE; una vez que se haya diseñado el proceso de separación, así como su factibilidad técnica y operativa, se podrá escindir de la comisión. Será fundamental determinar el proceso que permita una correcta y eficiente transparencia en la selección de entrada de cada uno de los operadores, considerando todos los costos inherentes a la entrega y destino final Debe existir una planeación integral en el sector energético. de la energía.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

El futuro de la industria eléctrica en México

FOTO: CFE

También será conveniente que, antes de proceder a separar el Cenace de la CFE, se asegure que exista la presencia de nuevos operadores. En efecto, los contratos que actualmente tienen celebrados los productores independientes con la CFE son muy favorables, ya que obligan a la CFE a cubrir el pago por la capacidad instalada a disposición durante los 15 o 20 años de vigencia de los contratos, condición que no van a tener garantizada en un mercado libre. Ahora bien, en relación con la modalidad de autoabastecimiento permitida desde 1992, a la cual la CFE le presta el servicio de “porteo”, se encuentra muy por debajo del desarrollo esperado. Es de esperar que así continúe en el futuro, ya que está sujeto a los precios del gas natural en el mercado mexicano. Mientras no se asegure un precio competitivo del combustible, no será atractiva su participación. Para esto, es indispensable que el país cuente con una red de gasoductos por todo el territorio, hecho cuya consolidación seguramente llevará muchos años. Por su naturaleza interdependiente, es urgente lograr una coordinación más estrecha entre el sector eléctrico y el de hidrocarburos (Pemex), para evitar en lo posible la importación de gas licuado. Se requiere una planeación integral de la construcción de gasoductos, ejecutada por la Sener, que permita adquirir el gas más barato en el mercado internacional con rentabilidad para ambas empresas, lo que redundará en grandes beneficios al país y, en consecuencia, a los usuarios.

La generación hidroeléctrica es una opción viable.

FOTO: CFE

Como conclusión, conviene hacer notar que el desarrollo y crecimiento del sector eléctrico se ha debido principalmente a la participación de la CFE, que ha cumplido exitosamente con el objetivo para el cual fue creada. A la fecha, esta comisión genera, transforma, distribuye y vende 98% de la energía que requiere el país. Es importante diseñar con cuidado la división que se aprobó con la reforma energética, según la cual se releva a la CFE de la responsabilidad de integrar dicha cadena de actividades en el sector eléctrico y se suman nuevos actores a cada eslabón. Es necesario precisar los beneficios y desventajas que encierra esta nueva estructura, con nuevos actores involucrados en la planeación del sistema eléctrico, la generación de electricidad y su despacho, así como la posibilidad de encargar a privados la transmisión y distribución de la energía. Todo esto puede representar costos al país en el corto, mediano y largo plazo, más aun cuando la CFE tiene un proceso de planeación que ha probado su idoneidad y que debe mantenerse. Los beneficios de la reforma energética para el sector eléctrico no son evidentes, si consideramos que en las condiciones actuales la participación privada comprende 40% de la generación y puede seguir aumentando sin ningún problema; asimismo, contamos con una red de transmisión que interconecta a todo el país y un centro de despacho, reconocido internacionalmente, que lleva la energía a todos los usuarios del país

Los beneficios de la reforma eléctrica no son evidentes pero sí necesarios.

Con la colaboración de Roberto Duque Ruiz Gerardo Hiriart Le Bert Andrés Moreno y Fernández Pablo Realpozo del Castillo Federico Schroeder Contreras

¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

CONSUMO Y AHORRO

Eficiencia energética y la ingeniería civil Existen barreras para implantar medidas de ahorro energético: de carácter cultural, económicas y algunas técnicas, como la falta de claridad en las estimaciones de los impactos globales. En este artículo se discuten con detalle las áreas de influencia de la ingeniería civil identificadas con el desarrollo urbano, la vivienda y la infraestructura para transporte, incluyendo la construcción de vialidades, carreteras y sistemas de transporte colectivo. Estas áreas son de gran importancia debido a su posible efecto en la reducción de consumos de energía, aunado a los beneficios colaterales que generan. Por último, se proponen acciones concretas y se concluye que la eficiencia energética debe convertirse en una de las prioridades de las aplicaciones de la ingeniería civil. JOSÉ MIGUEL GONZÁLEZ SANTALÓ Coordinador del Grupo de Eficiencia Energética del Comité de Energía del CICM. Ingeniero mecánico electricista con maestría y doctorado en Ingeniería Mecánica. Desde 1997 dirige la División de Sistemas Mecánicos del Instituto de Investigaciones Eléctricas.

La importancia de la eficiencia energética para reducir el consumo de combustibles y las emisiones de gases de efecto invernadero ha sido estimada por la Agencia Internacional de Energía;1 en la gráfica 1 se presentan los ahorros energéticos posibles en 2035 para dos escenarios, comparados con un escenario inercial. El escenario de referencia, "Políticas actuales", corresponde a la situación esperada con las políticas actualmente vigentes. El primer escenario de ahorro, "Nuevas políticas", es uno en el que son implantadas las políticas anunciadas por los gobiernos. En el segundo escenario, "450", se establecen las políticas requeridas para mantener por debajo de los 450 ppm la concentración de CO2 en la atmósfera. En cualquier escenario, la medida más importante es la eficiencia en el uso final de energía, que representa entre 66 y 67% de los ahorros. Las otras opciones, menos importantes pero no despreciables, son la eficiencia en la generación, el cambio de combustibles y la reorientación de las actividades productivas. México en el entorno mundial En datos de 2011,2 México tiene un consumo energético per cápita de 2 toneladas anuales de petróleo equivalen-

te (tep) y una intensidad energética de 0.26 tep por cada mil dólares de PIB (véase gráfica 2). Esto ubica al país, en términos de intensidad energética, en casi el doble del valor de los países desarrollados, y como 30% por debajo de los países en desarrollo, posiblemente debido a diferencias en las estructuras del sector productivo. En términos de consumo de energía per cápita, México está a la mitad de los valores de los países desarrollados y en grados parecidos a los de China. Es importante enfatizar que México, aun con programas intensos de ahorro de energía, tendrá que aumentar su consumo global, pues un elevado porcentaje de la población está en pobreza y tiene necesidad de mayores satisfactores. Áreas de oportunidad para mejorar la eficiencia energética La curva inicialmente desarrollada por McKinsey (véase gráfica 3) con los datos para México3 es una magnífica herramienta para establecer prioridades. El eje vertical es el costo neto de la medida presentada, y el horizontal indica el potencial de ahorro energético obtenible con ella. Los costos negativos indican que la implantación de la medida tendría beneficios netos debido a ahorros

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Eficiencia energética y la ingeniería civil

Gráfica 1. Demanda final de energía en cada escenario de políticas energéticas relacionadas con el cambio climático

Millones de toneladas de petróleo equivalente

19,000

Escenario de políticas actuales

18,000

Escenario de políticas nuevas Reservas de energía en 2035

Escenario 450

17,000 16,000 15,000

EPA a EPN EPN a 450

Eficiencia en usos finales Eficiencia en el abastecimiento de energía Cambio de combustible y tecnología Actividad

67% 5% 12% 16%

66% 8% 12% 14%

Total (tep)

1,479

2,404

14,000 Nota: EPA: escenario de políticas actuales EPN: escenario de políticas nuevas 450: escenario 450

13,000 12,000 2010

2015

2020

2025

2030

2035

Fuente: World Energy Outlook 2012, Agencia Internacional de Energía

en factura de energéticos más que suficientes para cubrir la inversión y dejar utilidades. Las opciones más rentables son la iluminación, los electrodomésticos, la eficiencia del parque vehicular, la cogeneración y las edificaciones. Algunas medidas que pueden tener efecto y que se presentan en este trabajo, pero no aparecen en la figura, son cambios en políticas de desarrollo urbano e impactos de mejoras en la calidad y disponibilidad de obras de infraestructura, las cuales, junto con las edificaciones, son las áreas de mayor impacto para la ingeniería civil. En el cuadro 1 se presenta un resumen del consumo energético y del potencial de ahorro en los distintos sectores de México, expresado en petajulios (PJ). Se puede observar que el sector que más energía consume es el transporte, pero es en donde los ahorros son más difíciles de lograr. Aunado a esto, su potencial es muy parecido al del sector residencial y comercial, con un consumo 2.5 veces menor.

Barreras a la implantación de la eficiencia energética Una interrogante es por qué si hay un gran número de medidas de eficiencia energética con costo negativo no se han implantado de forma generalizada. Esto puede explicarse por las barreras de distintos tipos que existen para su implantación. Las más complejas son las de tipo cultural, como la resistencia de la población a aceptar desarrollos urbanos verticales y a utilizar transporte público en lugar de privado. La importancia de estas barreras se puede ilustrar comparando la situación de EUA con la de Europa, del amor a los automóviles en el primer caso y la densificación urbana en el segundo. También existen barreras financieras, como los elevados intereses que hay que pagar para tener capital para invertir, la disponibilidad de créditos y la falta de una cultura financiera que permita evaluar los beneficios de una inversión en el presente para reducir pagos en el futuro. Hay barreras que aparecen debido a que no

Tep por cada 1,000 dólares de PIB ($2011)

Gráfica 2. Intensidad energética y consumo per cápita en México y el mundo 0.45

9.00

0.40

8.00

0.35

7.00

0.30

6.00

0.25

5.00

0.20

4.00

0.15

3.00

0.10

2.00

0.05

1.00

0.00

Unión Europea

Japón

Estados Unidos

India

China

Medio Oriente

Rusia

Intensidad energética 2010 2035 Demanda de energía per cápita (eje derecho) 2010 2035 México 2010 2035

Fuente: World Energy Outlook 2012. Agencia Internacional de Energía. Datos para México. Estimación propia

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Eficiencia energética y la ingeniería civil

en respuesta a las preferencias culturales de las personas. Estas Incremento de eficiencia Costo (dólares/MWh) tendencias son opuestas a lo que en el transporte público Calentadores, 30 indicaría una política de eficiencia ventilación y aire Calentamiento Rehabilitación de 20 energética. acondicionado de agua solar bombas de agua No hay estimaciones confia10 bles del efecto de las opciones de 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% desarrollo urbano en el consumo −10 energético, ni en los costos para Abatimiento −20 los pobladores. Generalmente no potencial Edificaciones (% del total) se cuantifica, en términos eco−30 Cogeneración nómicos, el tiempo que la gente −40 Eficiencia del parque automotor Otras acciones: dedica a trasladarse (en muchas optimización, Sistemas de motores eficientes-industria −50 ocasiones, varias horas al día). catalizador, fundición Electrodomésticos y electrónicos −60 Se requieren cambios en el continua, hornos más proceso de planeación urbana y −70 eficientes, etcétera Iluminación en los programas de apoyo finanFuente: Conuee, Pronase. ciero. Es necesario difundir una cultura de evaluación económica siempre los beneficios totales de una medida repercuten para que la población pueda hacer una evaluación en el responsable de implantarla o de hacer las inverintegral que incluya los costos de la inversión y los resiones, como las inversiones en edificios, en las cuales queridos en el futuro. Se tienen que dar los incentivos es el dueño quien tiene que hacer las inversiones, y los para poder optar por una vivienda en principio más beneficiados son los arrendadores,4 y la inversión en incara, ubicada en los centros urbanos, que en términos fraestructura vial, en la cual los beneficiados son algunos de valor presente resulte más rentable que la vivienda sectores, pero los fondos son públicos. unifamiliar alejada de los centros poblacionales. Finalmente, hay barreras técnicas. La primera y quizá uuEn México, muchos desarrollos de vivienda de más importante es la falta de información de los poteninterés social se han construido en predios alejaciales reales de ahorro y de estudios sólidos de costobeneficio. Otras barreras son la disponibilidad de nuevos dos de los centros urbanos, debido al bajo precio productos, tecnologías y sus costos, como el caso de los de los terrenos. Se construyen viviendas unifamiliavehículos eléctricos e híbridos. Gráfica 3. Costos y potencial de reducción de emisiones de CO2 para México

Áreas de oportunidad para la ingeniería civil Hay acciones de reducción de consumo energético relacionadas con la construcción y la planeación que requieren la intervención directa de los ingenieros civiles: desarrollo urbano, vivienda y edificaciones, infraestructura, y transporte público y privado.

res en lugar de desarrollos verticales, en respuesta a las preferencias culturales de las personas. Estas tendencias son opuestas a lo que indicaría una política de eficiencia energética.

Vivienda y edificaciones La vivienda y su equipamiento son factores primordiales en el consumo energético residencial. El impacto promedio de diferentes medidas sobre el consumo residencial lo presenta la Agencia Internacional de Energía7 en la gráfica 1. Se muestra que en el mundo el ahorro potencial en vivienda es de 14%, mientras que el ahorro potencial que se presentó en el sector residencial y comercial para México fue de 18%.

Desarrollo urbano El desarrollo urbano vertical tiene beneficios importantes, pues en él se concentran los centros de demanda de servicios, se requiere menos energía para suministrarlos y se reducen las distancias de transporte de personal para trasladarse de sus viviendas a los centros de trabajo.5 Por ejemplo, el gasto por hogar en transporte en EUA y Europa es 17.6% Cuadro 1. Consumo energético y potencial de ahorro en distintos sectores del ingreso en el primer caso, y 11% en Sector Consumo (PJ) Consumo (%) Potencial (PJ) Potencial (%) el segundo,6 a pesar de las diferencias en los costos de combustible. Transporte 2,284 48.3 194 32.7 En México, muchos desarrollos de Industrial 1,359 28.8 196 33.0 vivienda de interés social se han consComercial truido en predios alejados de los centros 894 18.9 166 27.9 + residencial urbanos, debido al bajo precio de los Total (uso final) 4,725 594 terrenos. Se construyen viviendas unifaFuente: Elaboración con los datos presentados en el Pronase 2009-2012. miliares en lugar de desarrollos verticales

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Eficiencia energética y la ingeniería civil

Gráfica 4. Evolución de la población y del número de vehículos en México 25,000

140 120 100

15,000

80 Coeficiente de correlación = 0.9196

10,000

Millones de personas

Miles de vehículos en circulación

20,000

40 5,000 20 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026

Cifras estimadas para 2012-2026.

Una de las áreas de mayor efecto es el aislamiento de los edificios, tanto en calentamiento como en refrigeración, que se atiende con la norma sobre envolventes de edificios. Aquí hay un impacto potencial de la ingeniería civil en el desarrollo de técnicas de construcción, desarrollo de materiales aislantes y diseño arquitectónico pasivo. Infraestructura Un gran efecto en el consumo global de energía lo tiene la infraestructura. Los criterios de evaluación de proyectos de infraestructura deben incorporar los efectos en eficiencia energética, así como otros efectos colaterales, como la congestión vial, cuya evaluación no se hace normalmente. Infraestructura vial Su necesidad se liga directamente a la cantidad de vehículos existentes. La evolución esperada del parque Cuadro 2. Ahorros energéticos y calidad de carreteras Tipo de acción

Ahorros alcanzables (%)

Construcción

Operación

Matenimiento

Indicador Índice de rugosidad Profundidad media del perfil

Velocidad 50 km/h

90 km/h

1.8%

6.0%

17.0%

30.0%

Fuente: http://www.ce.cmu.edu/greendesign/docs/comparison-ofenvironmental.pdf y Energy Conservation in Road Pavement Design. Maintenance and Utilization, Intelligent Energy Europe, 2010.

vehicular en México se presenta en la gráfica 4, en la que se observa que el número de vehículos se multiplicó por 4 en los últimos 20 años y la tendencia es continuar creciendo, por la relación entre ingreso per cápita y vehículos por habitante. Las pérdidas en congestiones de tránsito se han estimado en 2% del PIB;8 este elemento rara vez aparece en las evaluaciones de proyectos de infraestructura. Las opciones son claras. Sería conveniente revertir la tendencia existente de población vehicular como función del ingreso per cápita, lo que requiere cambios culturales y el uso masivo de transporte público, lo que difícilmente se logrará en el corto plazo. La planeación vial y la construcción de infraestructura urbana son elementos que es necesario incorporar en los procesos de decisión. Infraestructura para carretera En el cuadro 2 se presentan los ahorros energéticos posibles en la construcción, mantenimiento y operación de carreteras, muchos de los cuales son evidentes.9,10 Un aspecto menos explorado, que también se presenta en el cuadro 2, es el efecto de la calidad superficial de las carreteras sobre el consumo energético de los vehículos. Simplemente por rugosidad de la superficie se pueden tener ahorros de más de 6% del combustible. Infraestructura para transporte El desarrollo de infraestructura para transporte público es una de las áreas de mayor impacto energético. El consumo energético en vehículos privados, por pasajero y unidad de distancia, es mayor que en sistemas como metrobús o autobús, pues consumen entre 2 y 5 veces más combustible. Fuera de las limitaciones culturales, la

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Eficiencia energética y la ingeniería civil

Gráfica 5. Razones del uso limitado de transporte público Fuentes limitadas

30%

Planeación deficiente

21%

Infraestructura ineficiente

19%

Sin red de transporte

16%

Infraestructura de calidad deficiente

Fuente: Megacity Challenges: A stakeholder perspective, a research project conducted by GlobeScan and MRC McLean Hazel; Sponsored by Siemens; 2007.

disponibilidad de infraestructura es la limitante mayor al uso de transporte público (véase gráfica 5). Para incrementar el uso del transporte público hay varias acciones que deben emprenderse y que se resumen en la gráfica 6. Transporte público y privado En general, en México el transporte público lo utiliza solamente quien no tiene a su disposición transporte privado. Las causas son múltiples, la más importante es quizá la calidad del servicio. El transporte público se diseña para atender la demanda de movilidad de la población buscando minimizar la inversión, lo que tiene

como consecuencia un transporte insuficiente sujeto a aglomeraciones y tiempos de traslado superiores a los que se tendrían en vehículos privados. Excepciones son el metro y el metrobús. Las redes de transporte no están desarrolladas para trasladarse entre dos puntos cualesquiera de un centro urbano sin dificultades. Hace falta que las redes puedan ligarse con otras formas de transporte, incluyendo al privado, para dar a los usuarios sitios seguros en donde estacionar sus autos o bicicletas, que podrían entonces utilizar para trayectos cortos entre el hogar y las terminales de transporte público.11 Otra razón que induce a evitar el uso de transporte público es la seguridad. Los asaltos a

Eficiencia energética y la ingeniería civil

Gráfica 6. Acciones por emprender para incrementar el uso de transporte público Reorganizar/revitalizar la infraestructura existente

33%

Permitir inversión privada/incrementar inversión

17%

Construir nuevos caminos e instalaciones

19%

Mejor manejo/gestión

12%

Nuevo equipo

11%

Mejor uso del transporte masivo en lugar de vehículos privados

10%

Gestionar la demanda

Fuente: Megacity Challenges: A stakeholder perspective; a research project conducted by GlobeScan and MRC McLean Hazel; Sponsored by Siemens; 2007.

la población en autobuses urbanos e interurbanos son frecuentes. Es claro que para que el sistema público de transporte desplace al uso de vehículos privados debe tener un cambio cualitativo importante, lo cual es un reto que no se atiende en México.

Las oportunidades en edificios, particularmente en el área de aislamiento de la envolvente, están bien identificadas y se están regulando con normatividad. Existen barreras de carácter económico, cultural y tecnológico que es necesario analizar y diagnosticar para establecer políticas públicas eficaces

Reflexiones y conclusión La ingeniería civil tiene mucho que aportar a la eficiencia energética en los rubros de desarrollo urbano, vivienda, edificaciones, infraestructura y sistemas de transporte público. La formación de ingenieros civiles debe incorporar el estudio del impacto de obras y proyectos en la eficiencia en el uso de energía.

Notas 1 Agencia Internacional de Energía (2012). World Energy Outlook 2012. Cap. 9, fig. 9.4. 2 Ibidem, cap. 2, fig. 2.4. Los puntos correspondientes a México son estimaciones del autor. 3 Programa Nacional para el Aprovechamiento Sustentable de la Energía (Pronase) (2009). Diario Oficial de la Federación. 27 de noviembre. 4 World Energy Council (2013). World Energy Perspective: Energy Efficiency Policies-What Works and What Does Not. Septiembre. 5 Ana Areces (2013). Ciudad y consumo de energía. Energía Hoy, septiembre. 6 American Public Transportation Association (2009). Changing the Way America Moves: Creating a More Robust Economy, a Smaller Carbon Footprint, and Energy Independence. Discussion Paper. 7 Agencia Internacional de Energía. Op. cit., cap. 12. 8 UITP (2009). Public Transport: The Smart Green Solution! Doubling the Market Share of PT Worldwide by 2025. 9 Arpad Horvath y Chris Hendrickson (s/f). Comparison of Environmental Implications of Asphalt and Steel-Reinforced Concrete Pavements. Transportation Research Record 1626. Paper Núm. 980661. Disponible en http://www.ce.cmu.edu/greendesign/docs/ comparison-of-environmental.pdf 10 Energy Conservation in Road Pavement Design. Maintenance and Utilization, Intelligent Energy Europe, 2010. 11 Comisión Europea (2011). Libro blanco: Hoja de ruta hacia un espacio único europeo de transporte: por una política de transportes competitiva y sostenible. Bruselas, marzo.

uuEl desarrollo de infraestructura para transporte público es una de las áreas de mayor impacto energético. El consumo energético en vehículos privados, por pasajero y unidad de distancia es mayor que en sistemas como metrobús o autobús, pues consumen entre 2 y 5 veces más combustible. Fuera de las limitaciones culturales, la disponibilidad de infraestructura es la limitante mayor al uso de transporte público. Es urgente revisar las políticas de desarrollo urbano e incorporar la eficiencia energética como uno de sus objetivos. En las evaluaciones costo-beneficio de los proyectos de infraestructura es necesario considerar los cobeneficios; por ejemplo, en obras viales, los ahorros energéticos y los ahorros derivados de la reducción de horas-hombre dedicadas al traslado. Se requiere incorporar en los criterios de diseño de infraestructura de transporte carretero el impacto de la calidad de los acabados sobre el consumo de energía. En transporte público se debe evolucionar a una calidad que induzca a la sociedad a cambiar su preferencia actual por el transporte privado.

Con la colaboración de Ana Areces Viña Diego Arjona Argüelles Odón de Buen Rodríguez Mercedes Rafael Morales Gaudencio Ramos Niembro

¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

El viaje interior

AGENDA

2014

Mayo 9 al 15 World Tunnel Congress 2014 International Tunneling and Underground Space Association Cataratas de Iguazú, Brasil www.wtc2014.com.br

Junio 4 al 7 Congreso Mexicano del Petróleo Asociación de Ingenieros Petroleros de México, A.C. Acapulco, México www.congresomexicanodelpetroleo.com.mx/ Junio 30 a julio 2 IX International Conference on Structural Dynamics European Associations for Structural Dynamics Porto, Portugal http://paginas.fe.up.pt/~eurodyn2014/ eurodyn2014@fe.up.pt

Octubre 8 al 10 IV Congreso Mexicano de Ingenería de Túneles y Obras Subterráneas: Espacio Subterráneo Asociación Mexicana de Ingeniería de Túneles y Obras Subterráneas, A.C. Ciudad de México www.amitos.org amitos@amitos.org Partir Paula Parisot México, Cal y Arena, 2013 El viaje es un motivo primordial de la literatura y la acompaña desde sus orígenes. Partir, de Paula Parisot, abunda en esa tradición del viaje como quintaesencia de la aventura literaria. Viajar contiene además la esperanza de saltar fuera del mundo y permite a la vez un ajuste de cuentas con la propia historia personal. Estamos ante una escritora en la búsqueda de su camino. El verbo en infinitivo del título, sin objeto, se refiere a la dirección del viaje inaugural. Por lo tanto, se trata de un libro, al igual que muchos en nuestro tiempo, que dramatiza la condición del viajero; además es una investigación de la posibilidad concreta de viaje en la época contemporánea, para lograr un viaje de descubrimiento. En un momento histórico en que todos los viajes parecen haber sido hechos –y narrados–, ¿cómo entonces descubrirse a sí mismos de nueva cuenta? ¿Habría todavía algún rastro no asignado, algún lugar hacia donde ir? El argumento es sencillo: el protagonista emprende un viaje de Río de Janeiro a Alaska. No es coincidencia que el narrador del libro, no identificado, un hombre de mediana edad, solitario, sin carrera ni familia, decide ir a Alaska. "Yo nací en Brasil, piensa, pero me niego a morir aquí; un hombre debe elegir el lugar donde va a morir porque no puede decidir dónde nacer"

Octubre 14 al 17 9º Congreso Internacional de Análisis de Estructuras de Edificios Históricos Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, A.C. Ciudad de México www.smie.org.mx sahc2014@gmail.com

Noviembre 12 al 15 XIX Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, A.C. Puerto Vallarta, México www.smie.org.mx/ smie1@prodigy.net.mx

Noviembre 19 al 21 XXVII Reunión Nacional de Ingeniería Geotécnica. La nueva generación de geotecnistas Asociación Mexicana de Ingeniería Geotécnica, A.C. Puerto Vallarta, México www.smig.org.mx administracion@smig.org.mx

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 540 abril de 2014

Hacemos Realidad

Arribo Playero Atasta,Campeche

Grandes Ideas Ampliación Av. Domingo Díaz, Panamá

PTAR Atotonilco, Hidalgo

Empresas ICA, S.A.B. de C.V. Es la empresa de ingeniería, procuración, construcción e infraestructura más grande de México. Las principales líneas de negocio son la construcción civil e industrial, concesiones, aeropuertos y vivienda.

www.ica.com.mx

Edificio CENEVAL, Ciudad de México