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El sueño de Sara, la auditora energética

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Otra tarde en la oficina, otra tarde más de monotonía. Otra jornada más analizando datos en interminables hojas de cálculo y realizando informes de ingeniería y contabilidad energética creativas. Aquel trabajo con el que un día soñó con tanta ilusión al terminar Ingeniería Industrial con especialización en Técnicas Energéticas ha empezado a decepcionarle un poco. Piensa que las cosas podrían hacerse de otra forma.

Y sin darse cuenta, mirando a la ventana en esta fría tarde de Febrero, su cabeza se evade. Se imagina vestida con una bata blanca en una nueva profesión, doctora de instalaciones energéticas. Su nueva profesión es diagnosticar y curar las enfermedades de las instalaciones energéticas, las ineficiencias energéticas.

Hoy Sara tiene un nuevo paciente: las instalaciones energéticas de una comunidad de propietarios de viviendas. Los síntomas de su enfermedad: unas facturas de electricidad y combustible muy elevadas. Probablemente el paciente ha arrastrado esta enfermedad durante años pero recientemente el problema se ha agravado y el administrador y el presidente de la comunidad empiezan a cuestionarse seriamente si aumentar la cuota mensual de los vecinos. Así que Sara realiza una primera visita al paciente y solicita su historial. Todo lo que recibe es una información más bien escasa compuesta por los planos, el inventario de equipos y potencias nominales, las facturas de combustible, las de la empresa de mantenimiento, las mediciones de las inspecciones periódicas y poco más. Una vez revisada esta información realiza una primera exploración visual para validar esta información: horarios, usos y costumbres, funcionamiento general. Ya tiene una idea más clara de los males que afectan al paciente (malos aislamientos, deficiencias en el sistema de regulación y control, malos usos, potencias inadecuadas,…) pero ahora necesita verificar sus hipótesis mediante mediciones objetivas.

Para verificar la instalación eléctrica Sara emplea su analizador de redes eléctricas portátil de un solo canal. No necesita más puesto que es una instalación que alimenta solamente el alumbrado y el ascensor. En poco tiempo puede detectar el exceso de potencia contratada, las penalizaciones por reactiva y otras patologías energéticas eléctricas que son fácilmente solventables.

Pero por lo que parece a primera vista, en esta instalación las mayores ineficiencias se presentan en la sala de calderas. Es una instalación de calefacción centralizada sin control de temperatura por vivienda ni contabilización individualizada de consumos. Así que decide comenzar a medir.

20140331 - PilotE2 - 020

Sara está muy ilusionada con el nuevo equipamiento de medida que va a emplear. Ha decidido alquilar durante un par de semanas un sistema de análisis de la eficiencia energética de instalaciones térmicas totalmente novedoso.

20140331 - PilotE2 - 009

Es un sistema portátil que se compone de una unidad central que adquiere las magnitudes energéticas de instrumentos no invasivos, las registra en una memoria interna y permite acceder a toda la información desde Internet de dos modos: mediante un SCADA Web integrado en la propia unidad para monitorizar al paciente en tiempo real y mediante un Software de Gestión Energética para analizar toda la información mediante gráficas e informes.

Sara enchufa la unidad central a la red eléctrica de la sala y enciende el equipo. Es un equipo con un diseño industrial, portátil y robusto alojado en una maleta estanca. Puede dejarlo en cualquier lugar sin problemas. Es un equipo conectado, que posee servidor Web y comunicaciones 3G, eso que hoy en día llaman la Internet de las cosas.

Unidad central

La instrumentación no invasiva le permite medir las magnitudes energéticas sin tener que interrumpir la operación de la planta. Sara instala los sensores de temperatura. Son sensores con pantalla digital retroiluminada, lo cual le permite sustituir temporalmente los termómetros bimetálicos de la sala, que son obligatorios según la normativa. Los inserta en los termopozos y los conecta a la unidad central mediante conectores industriales circulares. Inmediatamente comienzan a medir y registrar valores.

Sonda de temperatura de inmersión con pantalla LCD

Sonda de temperatura de inmersión con pantalla LCD

Seguidamente, Sara instala unos detectores de encendido de los pilotos luminosos del cuadro eléctrico de la sala. Esto le permite detectar el funcionamiento de las bombas, los quemadores y demás organos vitales del paciente. Son unos detectores fotoeléctricos que mediante unos imanes se acoplan al armario metálico. Los conecta a la unidad central y en el acto comienza a registrar el funcionamiento de los equipos.

Detector de estado de pilotos luminosos

Detector de estado de pilotos luminosos

A continuación, Sara instala dos contadores térmicos no invasivos con caudalímetro ultrasónico. Funcionan con sensores por ultrasonidos que detectan el caudal. Uno en el circuito primario de la caldera y otro en el circuito de ACS. De este modo puede discriminar entre los consumos de calefacción y los de ACS. Estos dos contadores se conectan mediante un bus de comunicaciones con la unidad central y reportan todos los datos de caudal, energía, potencia y temperatura. Ya no tiene que estar más extrayendo datos manualmente.

Contador térmico con caudalímetro ultrasónico no invasivo

Contador térmico con caudalímetro ultrasónico no invasivo

Después, instala un sistema no invasivo de contabilización de consumo de gas. Se compone de un emisor de impulsos en el contador de gas de la compañía y un contador de pulsos que cuenta el volumen de gas consumido. La unidad central adquiere y registra todos estos datos.

Por último, instala un analizador de redes eléctricas en el cuadro eléctrico. Este analizador es también portátil pero además de tener una memoria interna para su uso aislado también posee comunicaciones con la unidad central, con lo cual ésta registra todos los parámetros de la red eléctrica de la sala de calderas.

Todo esto lo ha realizado en una mañana de trabajo, sin depender de instaladores. Ya tiene monitorizado el paciente y puede acceder a esa monitorización a través de Internet mediante cualquier dispositivo conectado (su tablet, PC y teléfono inteligente), para ver el funcionamiento en tiempo real.

SCADA PilotE²

Pero además para diagnosticar y analizar al paciente Sara tiene conectada su instalación a un potente Software de Gestión Energética que le permite analizar rendimientos y ratios de eficiencia energética, informes rápidos predefinidos y otras muchas funcionalidades.

Energy Manager

Sara ya no tiene como antes una foto fija de la instalación térmica sobre la que conjeturar proyecciones subjetivas extrapolando y estimando patrones de uso. Ahora tiene un vídeo fiable del paciente, ajustado a la realidad objetiva. Ahora puede emplear su tiempo en analizar y diagnosticar y no en extraer datos y volcarlos en tediosas hojas de cálculo.

Y mientras Sara soñaba con todo esto, absorta, mirando al infinito, Andrés, que pasaba por allí, la interrumpe de improviso:

– Sara, no te distraigas, que tenemos mucho trabajo por hacer. Seamos productivos.

Y en ese instante Sara se despierta de su sueño. Fue bonito mientras duró. Debe continuar su ardua tarea de análisis de hojas de cálculos e informes. Y piensa para sus adentros:

– En eso estaba pensando yo, Andrés, en ser más productivos.

Pero ahora, por fin, el sueño de Sara se hace realidad.

Contabilización Individualizada de Consumos de Edificios de Viviendas con Calefacción Centralizada

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Eficiencia Energética en Edificios

En la entrada anterior de este blog analizábamos con una cierta resignación pesimista la situación de las comunidades de propietarios en edificios residenciales en cuanto a la eficiencia energética. En esta entrada vamos a hacer todo lo contrario, vamos a aportar soluciones.

Comentábamos que una de las fuentes de ineficiencia energética era el reparto equitativo de la calefacción con un sistema de producción centralizado, y un sistema de distribución sin contabilización de consumos individualizado y sin control termostático, para todas las viviendas del edificio.

“En ocasiones, no hay situación más injusta que el reparto equitativo. La equidad también puede ser injusta.”

Da igual que la vivienda esté o no habitada, da igual que la vivienda tenga o no implantadas medidas de eficiencia energética, da igual la orientación de la vivienda, da igual que una vivienda demande más temperatura o menos, da igual que los vecinos tengan hábitos más o menos eficientes. Todos los propietarios reciben las mismas horas de calefacción y en las mismas condiciones y pagan exactamente lo mismo, porque el reparto de costes se asigna por coeficientes de superficie. Esta situación desincentiva el ahorro y la eficiencia energética, desincentiva las inversiones para mejorarlos, provoca ausencia de confort en los vecinos, produce situaciones injustas en que unos vecinos subvencionan la calefacción de otros y un montón de circunstancias no deseables desde un punto de vista económico, ecológico y de la salud y el bienestar de las personas. Por otra parte, como no hay mal que por bien no venga, es precisamente estos costes compartidos lo que están salvando a muchas familias de la pobreza energética.

Pero esta situación tiene los días contados. La Directiva Europea 2012/27/UE de eficiencia energética (artículo 9, apartado 3) trata de remediar este situación haciendo de obligado cumplimiento la instalación de sistemas de contabilización de consumos individualizados para cada vivienda antes del 31 de diciembre de 2016. Parece una fecha lejana pero está a la vuelta de la esquina. Y las comunidades de propietarios deben prepararse para ello.

A la fuerza ahorcan

La contabilización de consumos depende del sistema de distribución

En la central de producción térmica se instalarán contadores de energía para determinar el consumo total y calcular las mermas de distribución.

En esta situación, nos encontramos antes dos tipos de sistemas de distribución posibles:

Edificio con sistema de distribución en anillo único

En cada vivienda existe un único punto de entrada y de salida para las tuberías de calefacción y Agua Caliente Sanitaria (en adelante, ACS), como exige el RITE en obra nueva.

La contabilización de consumos de calefacción es necesario realizarla mediante un contador de energía. Es un equipo que incorpora un contador de agua, dos sondas de temperatura y una unidad electrónica que calcula la energía que se consume. Los contadores de energía de viviendas normalmente son compactos y pueden ser mecánicos de chorro único o múltiple o por ultrasonidos. Los de ultrasonidos tienen la ventaja que no tienen partes móviles y, por tanto, sufren menos mantenimiento por averías y obstrucciones pero son más caros. Algunos fabricantes como por ejemplo Zenner tienen los dos tipos de contadores. Sin embargo, la marca de referencia Kamstrup centra su negocio en los contadores ultrasónicos.

ZELSIUS® C5 ISF

Imagen cortesía de Zenner

La contabilización de ACS generalmente se realiza mediante un contador de agua caliente mecánico de chorro único o múltiple que opcionalmente incorpora un emisor de impulsos Reed. Normalmente los contadores de energía disponen de dos entradas de pulsos para contadores de agua fría o caliente. y por tanto, pueden leer los pulsos del contador de ACS.

Edificio con sistema de distribución por columnas

En cada vivienda existe varios puntos de entrada y de salida de calefacción generalmente para cada radiador. En este caso, la contabilización se complica porque no es económicamente factible instalar un contador de energía para cada radiador, y se debe optar por la instalación de repartidores de costes.

Instalaciones por columnas

Instalaciones por columnas. (http://www.aercca.es/reparticion.asp)

Son unos dispositivos que se colocan en cada radiador y que calculan cada cierto tiempo los consumos reales, en términos de energía o económicos. Si al radiador se le complementa, a su vez, con regulación de válvulas termostáticas u otro equivalente, pueden producir ahorros, según estudios realizados, del orden del 30%.

Repartidor de coste.

Repartidor de coste. Cortesía de la Asociación Española de repartidores de coste (http://www.aercca)

Sistemas de lectura

Los sistemas de lectura van desde los más básicos y manuales a los más automatizados pasando por sistemas intermedios. Elegir uno de ellos es un compromiso entre inversión, coste de operación, privacidad de los vecinos y fiabilidad.

Lectura Visual-Anotación Manual

Es el sistema más básico y convencional. Un operario se desplaza hasta la vivienda o cuadro de distribución y anota manualmente la lectura que le muestra el medidor. Las ventajas son que la inversión es la menor posible, es un sistema sencillo si no requerimos análisis de datos complejos y es un sistema en el que los vecinos confían porque es el que conocen y tienen contacto con el operario. Pero supone unos costes elevados para la empresa de mantenimiento o gestión energética.

Lectura manual

Imagen cortesía de Qundis (http://www.qundis.com/en/products/systems/q_basic/)

Lectura Automática de Contadores (AMR)

Hoy en día, aunque se sigue haciendo, no tiene sentido hacer manualmente la lectura mensual del consumo de los contadores. Es algo que se puede automatizar y que supone un importante ahorro de costes. De acuerdo que le estamos quitando el puesto de trabajo a la persona que realiza la lectura manual, pero estamos por otra parte generando trabajo a los integradores de sistemas, a los fabricantes de equipos electrónicos, a los proveedores y almacenes, y a los gestores energéticos.

Es lo que se conoce como Lectura Automática de Contadores o con las siglas AMR (Automatic Meter Reading). El Smart Metering o medición inteligente no es exactamente lo mismo porque el Smart Metering es bidireccional (lectura/escritura).

Hay varios tipos de sistemas de lectura automática.

Lectura Óptica

En este caso, un operario se desplaza hasta la vivienda o cuadro de distribución y mediante un lector óptico lee la medida de los contadores. Las ventajas son que la inversión es baja, se eliminan los errores de anotación manual, los consumos pasan directamente al programa de tarificación y es un sistema en el que los vecinos confían porque tienen contacto con el operario. Pero supone unos costes elevados para la empresa de mantenimiento o gestión energética en desplazamientos y horas de operario.

Lectura Óptica

Imagen cortesía de Qundis (http://www.qundis.com/en/produkte/systeme/q_opto/)

Lectura “Mientras Caminas” (Walk-by)

En este caso no es necesario entrar en la propiedad o abrir cuadros de distribución. Los dispositivos envían mediante conexión inalámbrica (Bluetooth u otras) la información automáticamente a petición mientras se camina por los espacios compartidos del edificio o incluso desde la calle o el vehículo de la empresa de gestión. Después estas lecturas se vuelcan en el programa de facturación.

Las ventajas es que la empresa de gestión no depende de los vecinos para realizar la lectura, los costes de operación disminuyen pues se puede realizar en un corto espacio de tiempo y las inversiones son bajas puesto que no es necesaria una infraestructura de comunicaciones cableada. Además es un sistema fiable puesto que está automatizado y protege la privacidad puesto que no es necesario entrar en las viviendas o edificios. Sin embargo, los costes de operación son más altos que para otros sistemas puesto que exige desplazarse a las instalaciones.

Lectura mientras caminass

Imagen cortesía de Qundis (http://www.qundis.com/en/produkte/systeme/q_walk_by/)

Lectura Mediante Bus de Comunicaciones

Aunque hay otros como KNX, Modbus, y sistemas propietarios, el sistema de lectura más ampliamente extendido es el estándar de Metrología Legal M-Bus (Meter-Bus) según la norma EN1434. En este caso se trata de un sistema cableado basado en un bus que es a la vez de alimentación y comunicaciones. Los contadores se conectan por medio de este bus con una centralita que recoge y registra los datos de consumo. Los datos se pueden ver in situ o transmitir remotamente a un software de lectura y tarificación.

Las ventajas son están en que se trata de un sistema muy extendido, fiable, inmune a interferencias, que permite largas distancias e interoperabilidad entre múltiples fabricantes de modo que si hay que sustituir un equipo no se depende de un único fabricante, protege la privacidad de los vecinos y permite monitorizar el consumo de energía en intervalos cortos lo cual incide en un ahorro energético si esta información es proporcionada a los inquilinos mediante algún software de gestión energética.

Lectura M-Bus

Imagen cortesía de Qundis (http://www.qundis.com/en/produkte/systeme/q_m_bus/)

Lectura Mediante Red Inalámbrica

Aunque hay muchos sistemas propietarios. Se está tratando de estandarizar la versión inalámbrica del anterior, Wireless M-Bus. Todavía no está muy extendido. En él se basan otros estándares como KNX para la medición inteligente de consumos.

Los contadores envían de forma inalámbrica los consumos a petición de un nodo central. Este nodo central a su vez se comunica con la estación de gestión energética y de tarificación mediante alguna red de telecomunicaciones (red de telefonía fija o inalámbrica, Internet).

Las ventajas son las mismas que el sistema cableado pero los costes de instalación son menores. Por contra, es un sistema menos fiable e inmune frente a interferencias.

Lectura con sistema inalámbrico

Lectura con sistema inalámbrico. Imagen cortesía de Qundis (http://www.qundis.com/en/produkte/systeme/q_amr/)

En resumen, la lectura automática de consumos energéticos presenta múltiples ventajas. en cuanto a ahorro de costes de operación, protección de la privacidad, fiabilidad y ahorro y eficiencia energética. Elegir uno u otro depende de las necesidades de cada instalación, de la empresa de gestión y del presupuesto de la comunidad.

Lo importante es conocer las opciones y elegir desde el conocimiento.

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