energías no convencionales e - ineel.mx · ... calentadores solares y bombas para agua. 7 ......

Boletín iie, edición especial

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EEEEEEnergías NoConvencionales

l origen de la Gerencia de Energías NoConvencionales (GENC) se remonta al año de1978. En ese periodo fue creado el Departamentode Fuentes No Convencionales de Energía en laDivisión de Fuentes de Energía (actualmenteDivisión de Energías Alternas) del Instituto deInvestigaciones Eléctricas (IIE). En esos años se presentaba la llamada crisis petrolera quellevó a varios países a reflexionar sobre la necesidad de crear alternativas de suministroenergético distintas al petróleo. Por lo mismo, el objetivo de esta gerencia es precisamenteconcentrar los esfuerzos del IIE para el desarrollo de las fuentes renovables de energía enapoyo al sector eléctrico mexicano.

En un primer periodo, esta gerencia encaminó sus esfuerzos a la formación derecursos humanos y a crear líneas de investigación a seguir en lo siguientes años. Losrecursos humanos en ese tiempo eran escasos en esta área, ya que era un campo nuevoy existía la incertidumbre sobre qué camino habrían de seguir los desarrollos tecnológicosmundiales. Uno de los primeros pasos que siguió esta gerencia fue adquirir conocimiento

sobre tecnologías que daban señales de tener impacto en un cortoplazo.

Su línea de investigación es la Investigación y desarrollotecnológico para el aprovechamiento de las fuentes de energía noconvencionales. Su primer desarrollo fue el estudio sobre la debiomasa, a través de los procesos de digestión anaerobia con desechosorgánicos de animales. Se iniciaron los experimentos en esta línea,desde entender lo que era la bioquímica, los procesos bioquímicosde la digestión anaerobia y comprender la teoría. Se trabajó en

aspectos de laboratorio orientados al procesamiento de los desechos orgánicos paraproducir gas, combustible, electricidad o para usos domésticos como cocción y otrosmás. Estos primeros desarrollos estaban encaminados a aplicarse en el ámbito rural.

La evolución conllevó a que, después de estos experimentos de laboratorio,siguieran las pruebas en campo con proyectos en las comunidades de Huesca y Tecajec,ambas en el estado de Morelos. Después se construyó el biodigestor en Xoxocotla, tambiénen Morelos, con un diseño del IIE que se denominó Flujo continuo. Además se adaptaronmotores de autos Volkswagen para generar electricidad. De igual manera también seemprendió el desarrollo de cocinas solares, calentadores solares y bombas para agua

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accionadas con la energía del viento. Estos estudios pioneros sentaron las bases para eldesarrollo de esquemas como el de los Sistemas energéticos integrados.

La década de los ochenta inicia para la GENC con el seguimiento de losdesarrollos internacionales en torno a tecnologías para la generación masiva de electricidadcon energías renovables. Se establecieron importantes convenios de colaboración coninstituciones de países líderes en esas tecnologías, lo que abrió la puerta para que

investigadores del IIE participaran en proyectos internacionales degran envergadura y, para que a su término, contribuyeran a consolidarlas líneas de investigación.

A partir de ese momento se inició el desarrollo de distintosproyectos: se diseñaron, construyeron y probaron aerogeneradoresprototipo de hasta 10 kW de capacidad, microturbinas hidráulicaspara pequeñas centrales hidroeléctricas de 100 kW de potencia.También se diseñaron, se construyeron y probaron biodigestadoresde tamaño comunitario y sistemas para generación de electricidadcon el biogás producido en ellos y se llevó a cabo el desarrollo de la

tecnología de estanques solares, desde el entendimiento de su teoría fundamental, hastala construcción de una planta piloto para la generación de electricidad.

Durante estos años, los trabajos de la GENC empezaron a orientarse a satisfacerlos requerimientos de los usuarios, establecidos mediante contratos de prestación deservicios. Con tal propósito, se inició la creación de infraestructura para la evaluación ycaracterización de los recursos energéticos renovables en sitios de interés. También sedesarrollaron métodos, sistemas computacionales, instrumentos y equipos con estepropósito y se amplió la cobertura de los esfuerzos para evaluar la energía del viento ensitios de interés.

Los planes gubernamentales para llevar energía eléctrica a zonas rurales alejadasde las redes eléctricas crecieron de manera significativa al iniciarse la década de los añosnoventa y para ponerlos a funcionar se utilizaron fuentes renovables de energía. Seencomendó entonces al IIE la labor de desarrollar los elementos técnicos necesarios paraasegurar la correcta aplicación de las tecnologías, incluyendo métodos de diseño,especificaciones técnicas y esquemas para el aseguramiento de la calidad de los proyectos.

A partir de esos años, el IIE ha trabajado en coordinación estrecha con la Unidadde Electrificación de la Subdirección de Distribución de la Comisión Federal de Electricidad(CFE), apoyando en la formación de recursos humanos, en la actualización y modernizaciónde las herramientas técnicas y haciendo evaluaciones de los proyectos en campo. Para lamitad de la década de los noventa se concretó el ingreso de México a la Organizaciónpara la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) y, de esta manera, seincrementaron las oportunidades para un mayor acceso a fuentes de información primariassobre los programas en el mundo existentes para el desarrollo de las energías renovablesen los países industrializados.

Con la anuencia de la Secretaría de Energía (Sener) se formalizó la participaciónde la GENC en varios acuerdos de la Agencia Internacional de la Energía (AIE) para laimplementación de proyectos que versaran sobre energías renovables. Posteriormente seelaboró y se sometió a consideración de la Sener una propuesta de estrategia para eldesarrollo de las energías renovables en México, que fue el resultado de un análisis

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exhaustivo de las tendencias tecnológicas y de los mecanismos desarrollados en cadapaís para su pronta incorporación al mercado.

Lo anterior dio origen al establecimiento de un plan piloto para el desarrollo deenergías renovables, bajo el auspicio de la Sener. Con él se pretende marcar la pautapara el desarrollo y la aplicación de estas formas de energía en el sector industrial delpaís. Paralelamente, se ha trabajado de cerca con gobiernos estatales y municipales envarias entidades federativas para el establecimiento de programas de desarrollo regionalmediante el uso de las energías renovables.

Un proyecto más de los realizados en la GENC estuvo dirigido a tener elconocimiento del proceso de digestión anaerobia para aplicarlo en plantas de tratamientode aguas y para el aprovechamiento del gas que se produce en los rellenos sanitariosmunicipales. En el ámbito de rellenos sanitarios municipales, se iniciaron evaluaciones enlos rellenos o tiraderos de la ciudad de México y se identificaron potenciales fuentes degeneración de electricidad con el gas que se produce. Estos gases que se producían enlos tiraderos eran -y siguen siendo- uno de los principales contribuyentes de la emisión ala atmósfera de gases que ocasionan el efecto invernadero, ya que éstos gases se componenfundamentalmente de metano.

Con el fin de demostrar que era factible el uso de estos gases para resolveralgunos de los problemas en estos rellenos, se inició un proyecto con el apoyo de Luz yFuerza del Centro (LyFC), la CFE y el antiguo Departamento del Distrito Federal (DDF).Para ello se instaló una pequeña planta de generación de electricidad con el biogás de un

relleno en Prados de la Montaña, en la zonametropolitana. Con esta pequeña planta, quefue clausurada posteriormente, se demostró queera viable este proyecto y a través de ella se llevóa cabo la iluminación de un parque.

En el año de 1997 la GENC inició elDesarrollo de esquemas de energización paradiversas comunidades de Baja California Sur. Coneste proyecto se buscaba ofrecer una dotaciónde servicios energéticos y se buscaba, de igualmanera, promover el desarrollo económico ysocial de estas comunidades. Este proyecto tuvosu continuación en el año de 1999 aplicado enel estado de Oaxaca.

Desde su creación, la Gerencia deEnergías No Convencionales ha trabajado

afanosamente en pro de un esquema diversificado de la oferta energética nacional, enel que las energías no convencionales jueguen un papel de verdad importante.

El futuro de la GENC resulta sumamente prometedor en alternativas deinvestigación. En un contexto como el actual, en el que la generación de energía requierede innovaciones, de entusiasmo y de visión, la gerencia se ubica como una propuestaviable y fuerte en el estudio de estas alternativas. Hoy más que nunca resulta indispensableprever contratiempos y buscar el aprovechamiento de recursos para abastecernos deenergía.

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Energía Nuclear

PPPPPEnergía Nuclear

rácticamente desde los orígenes delIIE, a mitad de la década de lossetenta, nació el Departamento deEnergía Nuclear. Con el transcurrirde los años este departamento se convirtió en lo que hoy es la Gerencia de EnergíaNuclear (GEN). El objetivo de su creación fue contar con un grupo de investigación ydesarrollo capaz de apoyar a la CFE en el proceso de construcción y operación de lasdos unidades de la Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde (CNLV).

El diseño de la CNLV es de General Electric, por lo que la intervención del IIE sevio limitada en esta área. Sin embargo, esta gerencia se ha encargado de desarrollardiversos proyectos de Análisis de riesgos y ha participado en la parte nuclear del simuladorde entrenamiento de la central, entre otras actividades relevantes.

El primer reto al que se enfrentó esta gerencia fue el poderconformar un grupo de profesionales que tuviera credibilidad en Méxicopara que, de esa manera, le fueran asignados este tipo de estudios.Formar el grupo, crecer de manera conjunta, entrenarlo y desarrollarherramientas que pudieran ser aplicadas fueron las primeras metasalcanzadas por la GEN.

La gerencia cuenta con dos principales líneas de investigación ydesarrollo: Tecnología de la seguridad, que busca desarrollar, promovery transferir técnicas de análisis de riesgos y sistemas computacionalesinteligentes al sector eléctrico y Modelación de procesos nucleares, quebusca desarrollar, promover y transferir metodologías para análisistransitorios y análisis determinísticos de administración de combustible almismo sector eléctrico. Para su estudio, la gerencia ha constituido cuatrogrupos: Análisis de riesgos y Métodos avanzados de computación que seencargan de los desarrollos de la línea dedicada a la Tecnología de laseguridad; y los grupos de Administración del combustible y Análisis detransitorios que están enfocados a los desarrollos de la línea denominada

Modelación de procesos nucleares.Para inicios de los años ochenta se concretó la creación de un grupo de estudios

oceanográficos que apoyó a la CNLV con estudios ambientales, de selección de sitios yanálisis de dispersión de las descargas de agua de enfriamiento. Se desarrolló también elAtlas Oceanográfico del Golfo de México y en el año de 1996, este grupo fue transferidoal Instituto Politécnico Nacional (IPN) por motivos operativos.


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A partir de 1980, se desarrolló el primer simulador de análisis para unanucleoeléctrica tipo Boiling Water Reactor (BWR). Este proyecto tuvo mucha relevancia, yaque sentó las bases para la creación de la actual línea de Modelado de procesos nucleares,que apoyó el desarrollo del Simulador de entrenamiento de la CNLV en el año de 1984.Paralelamente, la GEN participó en el desarrollo del Sistema de información, registro yanálisis de transitorios (SIRAT) de la CNLV.

En el año de 1985 se realizó otro proyecto relevante de lagerencia: el Primer análisis probabilístico de seguridad nivel 1 parala Unidad 1 de la CNLV por parte del grupo de Análisis de riesgos.

En el caso de los Análisis de riesgos en industrias, el retomás grande que se ha presentado es lograr convencer a las empresasque tener herramientas para realizar estos análisis no sólo es útil,sino realmente necesario.

Para la década de los años noventa surgieron una serie deproyectos que ha consolidado a la actual GEN. Inicialmente, enconjunto con otras gerencias del IIE, participó en el desarrollo del

Sistema integral de información de procesos (SIIP) de la CNLV para la CFE. Dados loobjetivos que buscaba, el SIIP puede considerarse la continuación del SIRAT.

En 1990 surgió el actual grupo de Métodos avanzados de computación, creadopara utilizar y aplicar de forma integral los resultados de los Análisis probabilísticos deriesgo. El grupo incursionó rápidamente en los métodos de inteligencia artificial y logrónovedosas aplicaciones en la industria nuclear y en el grupo Condumex, mediante eldesarrollo de un sistema experto auxiliar en el diseño de soleras de cobre y otro auxiliar enla elaboración de compuestos aislantes.

De igual manera, su función ha sido realizar sistemas de cómputo complejoscon innovación en cuanto a la técnica y el tipo de problemas que resuelven. Este grupo hadesarrollado cursos en multimedia para la CNLV y también desarrolló un curso deorientación para la misma CNLV que se utiliza para entrenar masivamente a la gente queingresa a laborar en esta central en el área de recarga. Por su importancia, este curso seconsidera obligatorio para los nuevos trabajadores.

En esa misma década se conformó el grupo de Administración de combustiblenuclear para apoyar a la CNLV en la generación de bancos de datos nucleares paradiversos diseños de combustible, seguimiento operacional del núcleo del reactor, evaluacióny diseño de recargas, diseño de patrones de barras y en evaluación física y económica demulticiclos y en la implantación de nuevos códigos para la administración de combustiblenuclear.

A partir de 1995, la GEN ha desarrollado diversos proyectos, uno de los másrelevantes es el Examen individual de planta nivel 2 para la CNLV; este proyecto es lacontinuación del Primer análisis probabilístico de seguridad para la Unidad 1 de la mismacentral.

El grupo de Análisis de riesgos ha tomado tanta importancia, que actualmenteestá realizando análisis de riesgos a diversas instalaciones de Pemex. En lo referente a lonuclear se tienen planes de participar en el Análisis probabilístico de riesgos del nivel 3 dela CNLV.

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En otro rama, la GEN ha participado en estudios para incremento de potenciade centrales nucleoeléctricas en General Electric lo que significó una buena experienciapoder trabajar de manera conjunta con una empresa de tanta importancia.

En lo venidero, se tienen proyectos con técnicas de inteligencia artificial de sistemasde cómputo avanzado para Pemex, como un sistema que se está desarrollando paraauxiliar en la optimización de la productividad en pozos petroleros.

De igual manera, en los últimos tres años se han realizado diversos análisis deriesgos principalmente para Pemex Exploración y Producción (PEP); se han desarrolladoprocedimientos para realizar análisis de riesgos, se ha llevado a cabo la capacitación depersonal de Pemex y CFE con las metodologías que utiliza el IIE y, actualmente, el propósitoes incursionar en otras subsidiarias de Pemex como Refinación (PR) y Pemex Gas yPetroquímica Básica (PGPB).

Aun cuando en la actualidad el mercado se encuentra desacelerado, la GEN haredoblado esfuerzos y abre nuevos proyectos para el futuro. La intención de la gerenciano es limitarse al campo de las centrales nucleoeléctricas exclusivamente, sino buscar loscaminos que generen la aplicación de sus servicios en distintas áreas de la industria. Unejemplo de ello es aplicar en Pemex las técnicas del Análisis de riesgos que se han utilizadoen la CNLV, objetivo que se ha logrado con éxito. Esa es una de las virtudes de estosproyectos: el poder extenderse a otros campos ofreciendo el mismo nivel de eficiencia.

Energía Nuclear


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EEEEEGeotermia

n el año de 1977 el IIE inició eldesarrollo de su programa degeotermia. Éste nació con elobjetivo de apoyar los esfuerzos dela CFE en la exploración, desarrollo y explotación de recursos geotérmicos. Actualmente,después de las transformaciones que ha sufrido el IIE, la Gerencia de Geotermia (GG)forma parte de la División de Energías Alternas (DEA).

A lo largo de su existencia, la gerencia ha efectuado trabajos, no solamente enlos campos geotérmicos de México, sino también en países como Argentina, Bolivia,Colombia, Costa Rica, Ecuador, El Salvador, Estados Unidos, Guatemala, Haití, Jamaica,Nicaragua, Panamá, Perú y República Dominicana. Uno de los primeros proyectosinternacionales que se realizaron fue el de La interpretación geoquímica de zonas dealteración hidrotermal de las Repúblicas de Colombia, Ecuador, Guatemala, Haití, Jamaica,Nicaragua, Perú y República Dominicana, el cual fue auspiciado por la OrganizaciónLatinoamericana de Desarrollo Energético (OLADE) entre los años de 1979 y 1982. LaGG fue la primera gerencia del IIE en efectuar proyectos fuera de México.

Entre 1977 y 1984, la gerencia trabajó en la consolidación dealgunas de sus principales áreas de trabajo, entre las que puedenmencionar las siguientes: geología y geoquímica para apoyar las etapasde exploración de recursos; el desarrollo de fluidos de perforación ycementos resistentes a las altas temperaturas para apoyar la perforaciónde pozos; el estudio de la física de los yacimientos para apoyar el desarrollode modelos conceptuales y la evaluación de recursos; estudios de controlambiental para minimizar el impacto de la exploración y explotación derecursos geotérmicos y el aprovechamiento de fluidos de baja entalpíapara lograr un aprovechamiento integral de los recursos.

Entre 1979 y 1984 se adquirieron los equipos para lainstalación de los laboratorios de Petrofísica y Mecánica de Rocas, RayosX, Isotopía, Fluidos de Perforación y Cementos, el Laboratorio Químico yel Laboratorio de Aprovechamiento Integral de Recursos Geotérmicos.En este mismo periodo quedaron instalados los laboratorios deinvestigación en Mexicali (Cerro Prieto), en Guadalajara (La Primavera) yen Michoacán (Los Azufres).

Dentro de los principales proyectos desarrollados en esta épocapueden mencionarse los relacionados con la evaluación y control de incrustaciones en

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Cerro Prieto realizado entre los años de 1978 y 1982, el estudiodel abatimiento de H

2S por el método de combustión, en los años

de 1982 y 1984 y la implementación de metodologías de laboratorioespecíficas para la caracterización de los fluidos de perforación ycementos usados en pozos geotérmicos. Asimismo, se desarrollarony se usaron en campo, fluidos y mezclas cementantes especialespara tolerar las altas temperaturas y para sellar zonas de pérdidasde circulación.

Entre 1985 y 1994 la gerencia, además de continuarapoyando a la CFE en el estudio de los campos geotérmicos mexicanos, realizó unimportante esfuerzo por consolidar su presencia tanto en América Central como enAmérica del Sur.

Como resultado de los proyectos de investigación, entre los años de 1984 y1986 se desarrollaron los modelos conceptuales de varios sistemas geotérmicos. EnMéxico, puede destacarse el desarrollo con base en técnicas geológicas, geoquímicas yde ingeniería de yacimientos de un modelo del estado termodinámico inicial del fluido delyacimiento de Los Azufres, Michoacán realizado en los años de1984 y1986.

También, entre los años de 1984 y 1990, mediante estudios petrofísicos ennúcleos de perforación, se efectuó la caracterización de las principales formaciones delos campos geotérmicos de Cerro Prieto, Los Azufres, Los Humeros y La Primavera.

En Centroamérica, específicamente en El Salvador, en 1987 se dio asesoría ensimulación de reservorios para el campo geotérmico de Ahuachapán y de 1990 a 1992,se trabajó en la zona geotérmica de Chipilapa y allí se apoyó a la Comisión EjecutivaHidroeléctrica de Río Lempa (CEL), con el desarrollo de modelos geológicos, geofísicos ygeoquímicos del área.

En el año de 1990 se trabajó en el proyecto Assessment of conceptual approchesfor remedial actions at The Geysers (USA) geothermal reservoir from a reservoir engineeringperspective. Este proyecto fue desarrollado para la compañía Pacific Gas & Electric y leproporcionó al usuario una evaluación técnica de las acciones remediales contra ladeclinación de la producción del campo geotérmico The Geysers, en California.

En Sudamérica, a solicitud de la compañía Bufete Industrial, se efectúo en elaño de 1994 un análisis de la información geológica, geoquímica y geofísica del MacizoVolcánico del Ruiz, Colombia. Se identificaron dos sistemas de circulación independientes,se estimó la temperatura del yacimiento, las posibles características del fluido del yacimientoy se localizó la zona más apropiada para realizar perforaciones profundas.

Dentro de los principales desarrollos de infraestructura, en los años comprendidosentre 1985 y1994, pueden mencionarse entre otros el desarrollo de un geotermómetrobasado en las concentraciones de los cuatro componentes catiónicos principales de lasaguas subterráneas: ion sodio (Na+), ion potasio (K+), ion calcio (Ca

2+) e ion magnesio

(Mg2

+). Este geotermómetro se ha aplicado con éxito a la estimación de temperaturas devarios campos geotérmicos en el mundo entre los que se pueden mencionar Cerro Prietoy Los Azufres en México, Matsukawa en Japón, Kizildere en Turquía, El Tatio en Chile,etcétera; con el objeto de apoyar la caracterización de las formaciones del yacimiento sedesarrolló el primer sistema experto en el mundo para analizar pruebas de presión.

Esta herramienta se ha utilizado exitosamente en el análisis de pruebas tanto ensistemas geotérmicos como petroleros. Personal de CFE y del IIE desarrollaron un nuevométodo para estimar temperaturas no perturbadas de la formación, con base en un

Geotermia


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modelo de flujo de calor esférico-radial. Este método es más fácil de usar, es más rápidoy más exacto que otros reportados en la literatura; también se desarrolló un procedimientode diagnóstico que permite identificar los mecanismos responsables de la disminución dela producción de un pozo, basándose en su historial de producción.

Ya en la década de los noventa, dentro de los principales resultados en el áreade geotermia se pueden mencionar el muestreo y la caracterización isotópica (oxígeno-18 y deuterio) a condiciones de yacimiento de los fluidos de pozos productores e inyectoresde los campos geotérmicos de Cerro Prieto, Los Azufres, Los Humeros y Tres Vírgenesrealizados de 1992 hasta la fecha en colaboración con la CFE. La interpretación de losdatos químicos e isotópicos de los fluidos de los sistemas geotérmicos es una herramientamuy valiosa para estudiar la evolución del yacimiento y en su caso tomar decisiones enrelación con las políticas de extracción e inyección de fluidos en el campo geotérmico.

Desde 1995, además de continuar colaborando en el estudio de sistemasgeotérmicos tanto en México como en el extranjero, la GG fue la primera el penetrar elmercado petrolero, apoyado a Pemex y al Instituto Mexicano del Petróleo (IMP) en elestudio de sistemas petroleros.

Desde este año, la GG trabajó en el muestreo y caracterización química eisotópica de las precipitaciones pluviales en las zonas geotérmicas de Los Azufres y LosHumeros. Estos estudios han demostrado que las emisiones gaseosas de los sistemasgeotérmicos no contribuyen a las lluvias ácidas.

En 1996, a solicitud de la Secretaría de Relaciones Exteriores (SRE) de México,se complementó el proyecto Estudio de pre-factibilidad de la zonageotérmica de Tutupaca, en Perú. En esta zona se efectúo lacaracterización química e isotópica de los fluidos, se desarrolló unmodelo de la física del yacimiento y se identificaron los sitios másadecuados para efectuar perforaciones profundas. Como parte dela colaboración se entregó el diseño para continuar el desarrollo delproyecto.

Durante 1998, a partir del análisis de la informacióngeológica, geofísica, geoquímica, de perforación y de ingeniería deyacimientos se desarrolló un modelo del estado termodinámico noperturbado del fluido del yacimiento del campo geotérmico de Los

Humeros, Puebla. Sobre la base de los datos analizados y de las distribuciones de presióny temperatura resultantes, se desarrolló primeramente un modelo vertical unidimensionaldel yacimiento y posteriormente se obtuvieron distribuciones de presión y temperatura endos dimensiones.

Dentro del proyecto Estudio de mineralogía hidrotermal, C.P. IV, desarrollado enel año 2000, se efectuó el estudio mineralógico por difracción de rayos X y petrografía de150 muestras de canal, se estimaron las temperaturas de formación de minerales dealteración a partir de las asociaciones paragenéticas, se efectuó la interpretación de losdatos químicos e isotópicos de los pozos del área y se determinaron los índices decalentamiento. Los resultados de este proyecto permitirán identificar patrones de zonasde alteración hidrotermal y su posible relación con el flujo de fluidos en esta zona delyacimiento.

Desde 1995, la Gerencia de Geotermia ha estado llevando a cabo en formacontinua la labor de orientar parte de sus recursos humanos y adecuar su infraestructuraexperimental para estar en condiciones de participar como prestador de serviciostecnológicos y estudios especializados en el ámbito de la industria petrolera nacional.

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En el Laboratorio de Yacimientos se ha desarrollado y consolidado la tecnologíapara realizar todos los tipos de estudios petrofísicos rutinarios y la mayor parte de losanálisis especiales de núcleos de perforación que requiere la industria petrolera nacional.Este logro es importante, dado que es muy limitada la capacidad de que se dispone en elpaís para efectuar muchos de estos análisis y satisfacer la gran demanda que existeactualmente para los mismos de parte de la industria petrolera, que ante esta situacióntiene que recurrir con frecuencia a contratarlos con laboratorios extranjeros. Hasta lafecha el personal del IIE ha efectuado más de 20 Estudios de petrofísica y mecánica derocas desde el año de 1995, en núcleos de algunos de los pozos Abkatum, Caan,Cantarell, Catedral, Iride, Ku, Matapionche, Muspac, Pol-Chuc, Samaria, Sen, Tamaulipas,Taratunich y Zaap.

Como complemento a los estudios de petrofísica y mecánica de rocas se hadesarrollado capacidad para efectuar algunos estudios geológicos entre los que se

encuentran: la selección de fragmentos para estudios petrográficosy diagenéticos, análisis de fracturamiento en cortes delgados(descripción de fracturas, estado de relleno, cuantificación,intersecciones entre fracturas, y área de fractura), clasificaciónlitológica, datación micropaleontológica, ambiente sedimentario yanálisis por difracción de rayos X de la fracción arcillosa. A la fechael personal de la gerencia ha efectuado siete estudios geológicos ennúcleos de perforación en algunos de los pozos Abkatum, Ku, Pol-Chuc y Taratunich, todos iniciando en los años de 1998 y seterminarán en el 2001.

En el sureste de México existen pozos petroleros de alta temperatura (mayores a170°C) y alta presión. Estas temperaturas exceden la capacidad de las herramientasestándar de la industria para tomar registros de pozos en producción. El personal de lagerencia desarrolló un sistema entre 1997 y1999, que permite efectuar registrossimultáneos de temperatura, presión y detector de coples, en tiempo real, en pozospetroleros de alta temperatura y presión (hasta 220oC y 15,000 psi) y con aparejos deproducción instalados. Se han efectuado registros en los pozos Pijije 41, Sen 22, Palapa101A, Tupilco 1001, Samaria 252B, Escuintle 201, Escuintle 2, Pijije 21 y Sen 47 delActivo Luna.

Durante 1998, se efectuó un estudio del equilibrio químico fluido-mineral de lasaguas producidas en 10 pozos del Activo Luna, con el propósito de definir las fasesmineralógicas sobresaturadas, las cuales pueden formar incrustaciones inorgánicas enlas tuberías profundas de pozos así como en instalaciones superficiales. Estas incrustacionescausan decaimiento en la producción de pozos debido a que al depositarse en las paredesreducen el diámetro de la tubería.

Mediante el análisis e interpretación de la composición isotópica (O-18, Deuterio,C-13, Tritio, C-14, Si-32, Cl-36, etc.) de las salmueras se han efectuado estudios paradeterminar las direcciones de los flujos subterráneos, la posible interferencia y comunicaciónentre pozos, pronóstico sobre invasión de agua, comunicación entre diferentes acuíferosy origen de las salmueras. Estos estudios se han efectuado para los campos de los ActivosLuna en 1999, Cactus y Pol-Chuc en el año 2000.

También se han desarrollado algunos proyectos para Pemex, relacionados conaspectos de control ambiental entre ellos se encuentran el de Factibilidad técnica deldesecho de salmueras del Activo Luna al Golfo de México realizado en 1999 y Alternativas

Geotermia


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para el tratamiento de aguas residuales en el Activo de ProducciónChilapilla-Colomo, realizado en el año 2000.

En el proyecto Estudio de flujo transiente (Golpe de Ariete)del LPG Ducto Cactus-Guadalajara, se simuló el Golpe de Arietepor paro súbito de bomba o cierre instantáneo de válvulas en los 8tramos en que se dividió el ducto de 1311 km de longitud, bajodiferentes escenarios. Se determinaron las presiones máximas en elducto como función del volumen transportado. Se establecieron loslímites de operación segura del ducto y se identificaron los eventos

que representan riesgos tanto en su operación actual como en la planeada y se establecióla capacidad máxima de transporte de gas LP en el ducto citado, sin rebasar la máximapresión de operación.

En cuanto a las perspectivas de la gerencia puede comentarse que la repúblicamexicana es un lugar privilegiado en el mundo tanto por sus recursos petroleros comopor su potencial en energía geotérmica. En nuestro país se han identificadoaproximadamente 1400 focos termales localizados en 27 estados. En México, los camposde baja temperatura (temperaturas menores a 180 OC), predominan sobre los de altatemperatura (temperaturas mayores a 180 OC) en una proporción aproximada de 20 a1. Es claro que la importancia que la energía geotérmica pueda tener en nuestro país acorto y mediano plazo dependerá del aprovechamiento de los recursos de temperaturabaja e intermedia. Algunos de estos recursos pueden aprovecharse en la generación deelectricidad por medio de plantas no convencionales y la gran mayoría se puede utilizaren aplicaciones directas relacionadas con la agricultura, la industria y el turismo.

En nuestro país, la CFE ha desarrollado algunos proyectos piloto en aplicacionesdirectas como el secado industrial de madera, calefacción de oficinas, germinado debulbos y producción acelerada de flores. Actualmente no existe ninguna aplicacióncomercial de este tipo de recurso en México.

Recientemente, personal de la Sener y de la Gerencia de Geotermia han estadocolaborando para la estructuración del proyecto Estimación de las reservas geotérmicasde temperatura intermedia a baja de Centroamérica y México e identificación de susaplicaciones; este proyecto tendrá una duración de cuatro años iniciando en el año 2003y sentará las bases para el aprovechamiento de estos importantes recursos.

Sin duda, los logros alcanzados por la GG muestran de manera fehaciente lacalidad y la entrega de las personas que constituyen su equipo de trabajo. Sin la disposición,el compromiso y la tenacidad de sus investigadores, la GG difícilmente habría alcanzadolos objetivos que se ha trazado a lo largo de estos años.

Por la calidad de su trabajo y por el prestigio obtenido resulta muy común que seinvite al IIE a participar en concursos internacionales en diversas partes del mundo. LaGG cuenta con un importante grupo deespecialistas que trabajan en el desarrollo,implementación y aplicación de técnicas yproductos que permitan un mejor aprovecha-miento de los recursos energéticos del subsuelo,sin detrimento del medio ambiente. Con esta visióny con una actitud que busca enfrentar retos, laGerencia de Geotermia encara un futuro llenode posibilidades de crecimiento y evolución.

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a Gerencia de Materiales y Procesos Químicos(GMPQ) tiene su raíz en el Departamento deCombustibles Fósiles, que fue creado en 1978como resultado de la reorganización que se hizoa la División de Fuentes de Energía. En aquellaépoca se contaba con investigadores jóvenes yentusiastas y un grupo de becarios que, con elpaso del tiempo, se convertirían en investigadores.

La GMPQ tiene trazadas dos líneas de investigación: la de Procesos químicos ycontaminación ambiental que consiste en desarrollar y aplicar la tecnología necesariapara evaluar el impacto ambiental derivado de los procesos de combustión y uso de aguaen la industria, emitiendo recomendaciones para su control y reducción; y la de Materialesorgánicos e inorgánicos y electroquímica que consiste en desarrollar y aplicar la tecnologíanecesaria para evaluar la degradación de materiales usados en la industria, realizandoproyectos que conlleven a la recomendación de su cambio o del incremento de su vidaútil.

En sus primeros años, la gerencia recibió la visita de un alto funcionario de laCFE que manifestó interés por los desarrollos que en el IIE se estabandando. De esa manera se inició el proyecto para caracterizar a fondolos combustibles que Pemex suministraba a la CFE. Para ello, se instalóel laboratorio correspondiente y se hicieron análisis de combustiblesque recibían 32 centrales termoeléctricas, se trazaron las curvascaracterísticas de viscosidad para un óptimo quemado del energéticoy se recomendaron las temperaturas a las se que debía suministrar alos quemadores.

Este proyecto proporcionó mucha información yconocimiento sobre los combustóleos que en ese momento suministraba Pemex a la CFEy fueron la base para recomendar la mejora de la combustión e identificar los efectosprobables de corrosión en los materiales que conforman las calderas.

De los conocimientos obtenidos de este proyecto se desprendió una serie deestudios o proyectos que desarrollaron los investigadores del departamento, muchos deellos fueron temas que sirvieron de tesis de maestrías y doctorados. Estos estudios dieronmuy buenos resultados y se materializaron en el desarrollo de otros equipos. Con el empleode éstos se pudieron identificar los mecanismos de ataque de las cenizas depositadas enlos tubos de las calderas.

LLLLLMateriales y ProcesosQuímicos

Materiales y Procesos Químicos


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Posteriormente, los investigadores iniciaron análisis sobre el estudio de losprobables tipos de cámaras de combustión que pudieran contribuir al estudio delcomportamiento del proceso de combustión. Este proyecto también se realizó con el objetode contar con equipos y sistemas que permitieran identificar de una manera precisa lasvariables que intervienen en un proceso de combustión similar al de una caldera.

Los investigadores encargados de este proyecto visitaron la Central ElectricityGenerating Board Marchwood Engineering Laboratories (CEGB) de Inglaterra y la EnteNazionale Electrico (ENEL) de Italia, obteniendo la asesoría de ambas entidades. La ENELdio información y apoyo para el diseño de la cámara de combustión que actualmente seencuentra en el IIE. Al conseguir los objetivos de este proyecto, surgieron otros importantescomo la Evaluación de la corrosión.

Posteriormente, vino el requerimiento de evaluar el comportamiento de aditivospara combustóleo, producto que en el mercado se estaba promoviendo y que, a decir de

los proveedores, era la solución al desgaste de los tubos de lascalderas. Al agregarlo al combustible, las cenizas -producto de lacombustión- son menos agresivas a los materiales base de los tubosdel generador de vapor. Con estos proyectos se logró el conocimientode los mecanismos de funcionamiento de dichos aditivos y se pudoseleccionar, de los existentes en el mercado, el de mejorcomportamiento en la relación costo-beneficio.

En este mismo rubro, algunos investigadores de estagerencia participaron en comités del área de generación de la CFEpara elaborar especificaciones de aditivos para combustibles, normas

de control de calidad de éstos, y especificación de adquisición de combustibles líquidos ygaseosos; esto se hizo para normalizar las compras y tener un control y uniformidad en elsuministro de combustóleo que Pemex enviaba a las centrales termoeléctricas.

Durante los años ochenta se realizaron estudios para establecer metodologíasque permitieran al personal operativo de las calderas optimizar el proceso de combustiónde una manera fácil y rápida mediante movimientos de variables que afecten dichocomportamiento. Esto se realizó con el objetivo de colaborar con la normalización queinició el gobierno federal sobre las cantidades de contaminantes que se pudieran emitir ala atmósfera por un generador de vapor.

Para dar seguimiento al proyecto mencionado anteriormente, se diseñaron yconstruyeron los equipos con los que se realizan mediciones de las variables que indicanel estado de la combustión, metodología que a la fecha todavía se aplica. Las metasalcanzadas con este proyecto fueron muy relevantes: optimizar la combustión fijando losparámetros operativos; abatir los niveles de contaminantes emitidos a la atmósfera; ahorrarenergía al aprovechar de manera óptima el energético; mantener los sistemas deintercambio de calor más limpios, disminuir la corrosión de los materiales expuestos en lacaldera y cumplir con las normas oficiales de contaminación ambiental. Esta técnica sellamó Puesta a punto de vapor de los generadores de vapor.

Hacia finales de esa década, específicamente en 1989, el Gobierno de Italiadonó el Laboratorio Lidiar de Absorción Diferencial (DIAL) diseñado para detectar dióxidode azufre en la atmósfera. Se realizaron, en ese mismo año, estudios de dispersión del SO

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en la zona de influencia de la refinería y central termoeléctrica de Tula, Hidalgo.

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Para 1991 el departamento había crecido en varias áreas por lo que se dividióen dos: uno de Sistemas de combustión y otro de Físico-química aplicada. A partir de1998, y dentro de una nueva reestructuración se crea la Gerencia de Materiales y ProcesosQuímicos.

Ya para 1999 se habían desarrollado bastantes proyectos importantes. Uno deellos fue el Diseño y desarrollo de un sistema de lavado de gases provenientes de lacombustión en un generador de vapor, en el que se utiliza agua de mar. Este sistema seconstruyó en el IIE y se probó en Guaymas. En él se descubrieron las relaciones líquido/gas (l/g) como una manera óptima de eliminar el SO2 de los gases de combustión conagua de mar. Se hicieron pruebas en torres con lavados con espreas, utilizando agua demar, a contracorriente con los gases de combustión y ahí se encontraron las relacioneslíquido/gas más económicas y que podían absorber la mayor concentración de dióxidode azufre con el mínimo flujo.

La GMPQ, realizó una visita a Tenerife, España, lugar donde se encuentra unaplanta termoeléctrica de 80 MW que tiene un sistema de lavado de gases con el agua demar que viene del condensador en una torre empacada. Los resultados derivados de esteproyecto se encuentran en la Subdirección de Generación de la CFE y en la Región deGeneración Termoeléctrica Norpacífico.

Otro proyecto fue la instalación de un Centro de gestión ambiental en la refineríade Minatitlán, Veracruz. Es el primero de su tipo en América Latina en utilizar el equipomás moderno del mundo. Algunas de sus principales funciones son detectar, registrar yprocesar la información de la calidad del aire en un radio de 42 km alrededor de larefinería.

Con el paso de los años ha crecido la necesidad de encontrar nuevos medios desuministro de energía eléctrica. Los países industrializados han vuelto su mirada al desarrollode materiales, equipos y sistemas donde se involucra el uso de energías renovables; unode esos casos es la utilización de las celdas de combustible, que son sistemas modernosde generación de energía eléctrica con niveles de contaminación muy bajos. Los

investigadores de la GMPQ se encuentran realizando un proyecto parael estudio de los catalizadores, el desarrollo y uso de materiales que haganmás eficientes la operación de las membranas utilizadas en las celdas decombustible. Paralelo a esto, se desarrolla una campaña dirigida a lainiciativa privada y que pretende realizar proyectos conjuntos tendientesa abatir la dependencia tecnológica que nuestro país experimenta conlos países desarrollados.

El futuro de la GMPQ aparece con oportunidades decrecimiento ciertamente interesantes y que está abriendo caminos pararealizar más y mejores desarrollos. Con iniciativa propia, proyectosplaneados con detalle y con un grupo de investigadores experimentado,la GMPQ abre nuevos caminos de investigación y cristalización de metas.

Materiales y Procesos Químicos


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LLLLLSistemas de Calidad,Ambiente y Seguridad

a Gerencia de Sistemas de Calidad, Ambiente ySeguridad (GESCAS), fue creada en 1998, aldesaparecer la Unidad de Materiales Eléctricos. Lafinalidad de su creación fue la de atender al sectoreléctrico, a sus clientes y proveedores en susrequerimientos tecnológicos asociados con laadministración adecuada en los aspectos decalidad, protección ambiental y de seguridadindustrial.

La Unidad de Materiales Eléctricos llevó a cabo desarrollos tecnológicosorientados específicamente a la industria eléctrica. A pesar de que esa era su funciónprincipal, tenía una línea de investigación relacionada con la investigación en ladegradación de los materiales aislantes y de ahí surgieron algunos proyectos importantes.

Uno de ellos fue el del concreto polimérico que se desarrolló durante varios añosy probó su utilidad en desarrollos de aisladores en baja tensión como losaisladores de distribución y los apartarrayos integrados al aislador o concuernos de arqueo y algunas bases para aisladores de tipo alfiler paraaumentarles el nivel básico de impulso. De igual manera, se realizó unimportante intento por incursionar con el concreto polimérico en aisladoresde alta tensión, sin embargo uno de sus problemas era que, si ocurría unarqueo, se dañaba.

En 1997 y con la reestructuración del IIE se decidió crear laGerencia de Sistemas de Calidad, Ambiente y Seguridad. Para conformaresta gerencia se reunió a un grupo de profesionales que teníanconocimientos previos sobre administración de calidad. Sin embargo,no obstante su preparación y en vista de que pertenecían a distintasáreas, tuvieron que adaptarse a trabajar en equipo, a homogenizar susobjetivos y a desarrollar un sentido muy fuerte de la pertenencia.

La misión de esta gerencia es la de impulsar, en el sector eléctricoy otros sectores del país, el uso de sistemas integrados o modulares deaseguramiento de calidad, protección ambiental y seguridad industrialproporcionando servicios técnicos especializados y de consultoría, concriterios de rentabilidad, calidad y oportunidad. En un inicio, la GESCAS

se planteó tres líneas de desarrollo: Sistemas de administración de calidad (SAC),administración ambiental (SAA) y administración de la seguridad industrial (SASI). Todasestas líneas se conjuntaron en una sola línea de desarrollo dando por resultado la deSistemas integrados con un enfoque fuerte hacia la calidad total (Total Quality Mangement).

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Conforme evolucionó y se fortaleció, esta gerencia ha llegado a ofrecer unagama de servicios que cubren: asesorías para el desarrollo e implantación de sistemas deaseguramiento de calidad (ISO-9000); asesorías para la administración de la configuración

y aseguramiento de la calidad en software; asesorías para eldesarrollo e implantación de sistemas de administración ambiental(ISO-14000); asesorías para el desarrollo e implantación de sistemasde administración de la seguridad industrial (BS-8800) y asesoríaspara el desarrollo e implantación de sistemas integrados deadministración de la calidad, protección ambiental y seguridadindustrial

De igual manera, la GESCAS cuenta con la capacidad paraefectuar auditorías de calidad, ambientales y de seguridad industrial;conducir programas y cursos de capacitación; asesorar para el

desarrollo de programas de prevención de accidentes ambientales y de seguridad industrialy desarrollar manuales y documentación diversa.

Al primer año de su creación la gerencia sólo contaba con un proyecto con laCoordinación de Proyectos de Transmisión y Transformación (CPTT) de CFE. Con la llegadade 1999, la gerencia tuvo un acercamiento con la Región Marina Suroeste (RMSO) dePEP y obtuvo su primer contrato con el Comité Permanente de Calidad de la propiaRegión Marina Suroeste. Poco tiempo después se concretó un segundo contrato con laCoordinación Técnica Operativa (CTO) de la misma RMSO.

Esos contratos mantuvieron a la gerencia en una constante evolución, lo que lepermitió obtener la experiencia necesaria para su consolidación actual. Desde el año de1999, los trabajos de la GESCAS han sido orientados principalmente al desarrollo desistemas de administración de la calidad, aunque su línea de desarrollo también considerasistemas de administración ambiental y sistemas de seguridad industrial.

En ese mismo año de 1999, la GESCAS obtuvo su contrato más importante conla Gerencia de Inspección, Mantenimiento y Logística (GIMyL) de la PEP, dentro de la quese encuentra la Subgerencia de Inspección y Mantenimiento e Infraestructura Terrestre(SIMIT), la que, a su vez, comprende una serie de talleres de reparación a máquinas,herramientas, equipos eléctricos, de válvulas y de combustión interna. La gerencia seencargó de desarrollar el sistema de calidad de cada taller.

Para finales de ese mismo año, las relaciones con la GIMyL se reforzaron y selogró un contrato mayor para el IIE con una relevancia notable para esta gerencia. Estecontrato contemplaba también el desarrollo de un sistema de calidad. De igual manera,el contrato con la SIMIT se extendió hasta los años siguientes, específicamente hasta elaño 2002.

La labor durante ese año fue intensa, pues la GESCAS impartió, en colaboracióncon el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM) Campus Morelos,un diplomado en Calidad ambiental para la CPTT de CFE.

En los meses siguientes, se lograron concretar dos contratos más: uno con elComité Permanente de Calidad de la RMSO y el otro con el Activo de Explotación Litoralde Tabasco de Pemex, ambos enfocados al desarrollo de sistemas de calidad. Comoresultado de estos proyectos y gracias a la orientación de la GESCAS, el Activo Litoral deTabasco obtuvo la certificación ISO-9001 y obtuvo también el Premio a la Calidad en laregión.

Durante el año 2000 se logró un proyecto para la Gerencia de Planeación de laRMSO en Cd. del Carmen, Campeche el cuál continuará en el 2001. Este proyectotambién consiste en darle asesoría a la Gerencia de Planeación de la RMSO para lograr

Sist. de Calidad, Amb. y Seguridad


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implantar sistemas eficientes. Asimismo, se inició un contrato con laDirección de Proyectos de Inversión Financiada (DPIF) de la CFE.

De manera simultánea, la GESCAS ha avanzado en eldesarrollo del sistema de aseguramiento de calidad propio y buscasu certificación para ofrecer a sus clientes la confianza necesariarespecto a la calidad de los servicios que ofrece.

Por otro lado, la GESCAS se integró desde 1999 a losequipos de trabajo del Comité Técnico Nacional de Normalizaciónde Sistemas de Calidad (Cotennsiscal), a los de Sistemas deAdministración Ambiental (Cotennsaam) e hizo lo mismo en lo relativo

a Seguridad industrial, pero con el Comité que depende de la Secretaría del Trabajo yPrevisión Social.

En el caso de Pemex la calidad tiene un papel preponderante dentro de sussistemas, sobre todo en producción, ya que, al ser ellos mismos proveedores de crudo, susclientes, tanto nacionales como extranjeros, requieren saber que la calidad del productova a ser consistente a lo largo del tiempo. Es por ello que le piden que tenga un sistema decalidad. Pemex ha requerido que sus unidades de negocio dispongan de un sistema deaseguramiento de calidad y obtengan una certificación con el fin de satisfacer las exigenciasde los clientes.

En el caso de PEP, además de exportar y producir crudo, también lo entregan y loembarcan en los buques. Es ahí donde se encuentra la relación directa con el cliente.

La función de la GESCAS en esta relación es trascendente al ofrecerasesoramiento, guiando y proporcionando información, capacitando personal, haciendodiagnósticos e indicando el sistema requerido. Esto lo hace a través de conferencias,cursos, pláticas y proporcionando apoyo en sitio. Los asesores se desplazan de un lado aotro, visitan plataformas, diseñan proyectos completos de calidad, se entrevistan con losejecutivos, con el personal operativo y con los medios mandos.

La GESCAS concretó un contrato de asesoría para el Desarrollo del sistema decalidad de la Coordinación de Diseño del Activo Cantarell dependiente de la Región MarinaNoreste (RMNE) de PEP también en Cd. del Carmen, Campeche; este contrato iniciaráen el año 2001. El proyecto consta de todas las fases que se aplican en los desarrollosrelativos a la calidad como son: sensibilización, conferencias, documentación y auditorías.

Entre la metas que persigue la GESCAS estála de continuar con la preparación y desarrollo delpersonal para contar con certificación en asesorías desistemas de calidad, protección ambiental y seguridadindustrial; también se tiene propuesto desarrollar lametodología para la implantación de sistemasintegrados de calidad, ambiente y seguridad y consolidarla infraestructura para proporcionar asesorías ensistemas de administración ambiental.

Asimismo, se busca desarrollar lainfraestructura adecuada y suficiente para laimplantación de sistemas de seguridad industrial;ampliar los servicios a otras dependencias del sector ydiseñar nuevos servicios acordes con las necesidadesde los clientes. Hoy más que nunca los sistemas deseguridad resultan una prioridad impostergable. Es eneste campo, donde la GESCAS planea concretar sucrecimiento y posicionarse como líder.

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