CAPÍTULO 6: ÁREAS DE ESTUDIO Y MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO

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1 CAPÍTULO 6: ÁREAS DE ESTUDIO Y MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO CURSO GESTOR ENERGÉTICO AMBIENTUM

2 ÍNDICE DE CONTENIDOS 1 ILUMINACIÓN FUNDAMENTOS TEÓRICOS MEDICIÓN DE LA LUZ MEDIDAS CUANTITATIVAS Flujo luminoso (lumen, lm) Intensidad luminosa Luminancia Nivel de iluminación o iluminancia (lux) VALORES DE CALIDAD DE LA LUZ Temperatura de color Índice de rendimiento de color TIPOS DE LÁMPARAS VIDA O DURACIÓN LÁMPARAS INCANDESCENTES LÁMPARAS DE DESCARGA LÁMPARAS DE INDUCCIÓN LÁMPARAS CON TECNOLOGÍA LED ILUMINACIÓN INTERIOR ILUMINACIÓN DOMÉSTICA ILUMINACIÓN INDUSTRIAL ILUMINACIÓN DE OFICINAS ILUMINACIÓN EN COMERCIOS MEDIDAS DE AHORRO EN ILUMINACIÓN INTERIOR Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 2 / 164

3 1.5 ILUMINACIÓN EXTERIOR COMPONENTES DE ILUMINACIÓN EXTERIOR CONTROL DEL FLUJO LUMINOSO ALUMBRADO VIAL Y URBANO ALUMBRADO DE PATRIMONIO, PARQUES Y JARDINES MEDIDAS DE AHORRO EN ALUMBRADO PÚBLICO ILUMINACIÓN ESPECIAL Alumbrado deportivo CLIMATIZACIÓN Y AGUA CALIENTE SANITARIA (ACS) CONCEPTOS BÁSICOS ELEMENTOS DE CONSUMO DE ENERGÍA SISTEMAS DE CALEFACCIÓN Y ACS CALEFACCIÓN SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE CALOR Y ACS SISTEMAS ELÉCTRICOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN UNIDADES TERMINALES SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE FRÍO SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN UNIDADES TERMINALES SISTEMAS DE VENTILACIÓN AGUA CALIENTE SANITARIA (ACS) MEDIDAS DE AHORRO Y EFICIENCIA ENERGÉTICA EN CLIMATIZACIÓN Y ACS AHORRO DE ENERGÍA EN LA CLIMATIZACIÓN Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 3 / 164

4 2.6.2 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO EN AGUA CALIENTE SANITARIA EQUIPOS CONCEPTOS BÁSICOS EQUIPOS EN UN ENTORNO DOMÉSTICO Y ADMINISTRATIVO CONSUMO DE ENERGÍA EQUIPOS OFIMÁTICOS ASCENSORES/ESCALERAS MECÁNICAS MOTORES Y BOMBAS EQUIPOS INDUSTRIALES GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE VAPOR, HORNOS Y CALDERAS GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE AIRE COMPRIMIDO GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE FRÍO INDUSTRIAL MOTORES Y BOMBAS MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO EN EQUIPOS MEDIDAS DE AHORRO EN ELECTRODOMÉSTICOS MEDIDAS EN EQUIPOS OFIMÁTICOS MEDIDAS EN ASCENSORES Y/ ESCALERAS MECÁNICAS MEDIDAS EN MOTORES Y BOMBAS CASO PRÁCTICO Nº 4: CÁLCULO DE MEDIDAS DE AHORRO EN ILUMINACIÓN, CLIMATIZACIÓN, PRODUCCIÓN DE ACS Y EQUIPOS BIBLIOGRAFÍA Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 4 / 164

5 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Colores según frecuencia o longitud de onda. Fuente: PHILIPS Tabla 2: Niveles de iluminación naturales. Fuente: Ente Regional de la Energía de Castilla y León Tabla 3: Niveles de iluminación para diferentes estancias y actividades Tabla 4: Apariencia del color de la luz, según su temperatura de color Tabla 5: Apariencia del color de la luz, según su temperatura de color, y sensación que genera Tabla 6: Apariencia de color y rendimiento de color. Fuente: Comisión Internacional de la Iluminación Tabla 7: Vida promedio para los principales tipos de lámparas. Fuente: Ente Regional de la Energía de Castilla y León Tabla 8: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas incandescentes normales. Fuente: Ente Regional de la Energía de Castilla y León Tabla 9: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas incandescentes normales. Fuente: Ente Regional de la Energía de Castilla y León Tabla 10: Temperatura de color en lámparas fluorescentes Tabla 11: Clasificación de los tipos de lámparas fluorescentes presentes en el mercado Tabla 12: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas VMAP Tabla 13: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas de luz mezcla Tabla 14: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas de halogenuros metálicos Tabla 15: Temperaturas de color en lámparas de halogenuros metálicos Tabla 16: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas de VSBP Tabla 17: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas de VSAP Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 5 / 164

6 Tabla 18: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas de inducción Tabla 19: Características de las lámparas de tecnología LED Tabla 20: Valores de iluminancia media recomendados para diferentes actividades en espacios interiores Tabla 21: Valores de iluminancia media recomendados para diferentes espacios industriales Tabla 22: Niveles de iluminancia en alumbrado de oficinas Tabla 23: Alumbrado de oficinas Tabla 24: Alumbrado comercial Tabla 25: Iluminación vial. Luminarias, lámparas y equipos eléctricos asociados Tabla 26: Lámparas y equipos eléctricos asociados Tabla 27: Niveles de iluminancia en alumbrado deportivo Tabla 28: Propiedades de los distintos combustibles Tabla 29: Propiedades de los diferentes tipos de enfriadoras Tabla 30: Categoría energética de los equipos Tabla 31: Propiedades de los distintos tipos de fluidos usados en los sistemas de distribución de calor Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 6 / 164

7 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Espectro electromagnético Figura 2. Clasificación de las medidas de la luz Figura 3. Ejemplos de iluminancia en condiciones de luz naturales Figura 4. Escala de asignación de temperatura de color Figura 5. Elementos que conforman una lámpara incandescente convencional Figura 6. Lámpara incandescente halógena. Fuente: Catálogo de PHILIPS Figura 7. Lámpara fluorescente de vapor de mercurio a baja presión. Fuente: Catálogo de PHILIPS Figura 8. Esquema de encendido de una lámpara fluorescente Figura 9. Esquema de una lámpara de vapor de mercurio a alta presión Figura 10. Esquema de una lámpara de descarga de luz mezcla Figura 11. Lámpara de descarga de halogenuros metálicos y esquemas de encendido Figura 12. Lámpara de descarga de VSBP y esquema de conexión Figura 13. Objeto bajo un espectro de luz continuo, versus, objeto bajo la luz monocromática que emite una lámpara de vapor de sodio de baja presión Figura 14. Lámparas de descarga de VSAP y esquemas de conexión Figura 15. Lámpara de inducción. Fuente: IDAE Figura 16. Iluminación industrial. Fuente: Lledó iluminación Figura 17.. Iluminación de oficina. Fuente: Lledó iluminación Figura 18. Lámparas de descarga. Fuente: Philips Figura 19. Reflexión óptica de la luz de diferentes tipos de reflectores Figura 20. Partes de las que se compone una luminaria Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 7 / 164

8 Figura 21. Diagrama de intensidad luminosa de una luminaria modelo Europa 2. Fuente: PHILIPS Figura 22. Soportes para luminarias Figura 23. Centro de mando. Fuente: Archivo CREARA Figura 24. Equipo de telegestión instalado en un punto de luz Figura 25. Equipo de telegestión instalado en un centro de mando Figura 26. Iluminación espacio deportivo. Fuente: Philips Ligthing Figura 27. Esquema de funcionamiento de una caldera Figura 28. Esquema de funcionamiento de una caldera con acumulador Figura 29. Esquema de funcionamiento de una bomba de calor Figura 30. Bomba de calor Figura 31. Instalación de suelo radiante para calefacción Figura 32. Esquema de una climatizadora Figura 33. Unidad terminal, tipo radiador Figura 34. Torre de refrigeración Figura 35. Esquema de una enfriadora Figura 36. Sistema de expansión directa o por compresión para la refrigeración Figura 37. Esquema de climatización con presión positiva Figura 38. Esquema de climatización con presión negativa Figura 39. UTA con recirculación de aire Figura 40. Calentador de gas Figura 41. Calentador eléctrico Figura 42. Calentador eléctrico con acumulador Figura 43. Ventanas de tipo climalit, con doble acristalamiento Figura 44. Burletes para ventanas Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 8 / 164

9 Figura 45. Esquema de una instalación de ACS por medio de placas solares Figura 46. Centro de procesamiento de datos (CPD) Figura 47. Esquema del ciclo de enfriamiento por compresión Figura 48. Esquema de funcionamiento del ciclo de enfriamiento por absorción Figura 49. Regleta eliminadora de standby ÍNDICE DE GRÁFICAS Gráfica 1. Consumo de las diferentes lámparas de alumbrado público. Fuente: Creara Gráfica 2. Curva de depreciación del sistema óptico-cierre de las luminarias. 84 Gráfica 3. Evolución de las componentes voltaje, corriente y potencia a lo largo del tiempo, asociados al funcionamiento de un motor Gráfica 4. Representación del punto de funcionamiento de la bomba Gráfica 5. Representación de la pérdida de carga de la instalación Gráfica 6. Curva de carga de la bomba, con aplicación de variadores de frecuencia Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 9 / 164

10 1 ILUMINACIÓN Hoy en día la iluminación es un elemento básico para el desarrollo de cualquier actividad. Los hábitos y el desarrollo de actividades en espacios interiores, determina que la luz natural no cubra por completo las necesidades de iluminación, esto nos obliga a utilizar la luz artificial. Lo que se traduce en un gran consumo energético que hay que controlar para que el consumo realizado sea lo más eficiente posible. 1.1 FUNDAMENTOS TEÓRICOS La luz es una forma de energía que se manifiesta como una radiación electromagnética. El color de dicha luz viene determinado por la longitud de onda de esta radiación, y es esa longitud de onda la que marca la diferencia con el resto de ondas electromagnéticas como pueden ser: las ondas de radio, radar, microondas, radiación ultravioleta, rayos X. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 10 / 164

11 Figura 1. Espectro electromagnético El color, es la sensación percibida por el ojo humano, y este color será uno u otro en función de la longitud de esta onda. Según esta longitud de onda nuestro ojo va a percibir los siguientes colores: Color Longitud de onda Frecuencia Rojo ~ nm* ~ THz Naranja ~ nm ~ THz Amarillo ~ nm ~ THz Verde ~ nm ~ THz Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 11 / 164

12 Color Longitud de onda Frecuencia Azul ~ nm ~ THz Indigo ~ nm ~ THz Violeta ~ nm ~ THz Tabla 1: Colores según frecuencia o longitud de onda. Fuente: PHILIPS 1.2 MEDICIÓN DE LA LUZ Hay diferentes formas de medir la luz, ya sea con medidas cuantitativas o fijándose en la calidad de ésta. Figura 2. Clasificación de las medidas de la luz Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 12 / 164

13 1.2.1 MEDIDAS CUANTITATIVAS Flujo luminoso (lumen, lm) La unidad de flujo luminoso es el lumen (lm), muy semejante al vatio de potencia. Flujo luminoso = φ = Q t = lm Donde Q es la cantidad de luz o caudal luminoso, y t es el tiempo en segundos. El flujo luminoso es la capacidad de radiación luminosa valorada por el ojo humano. Determina la eficiencia de las fuentes de luz, y se utiliza para el cálculo del rendimiento lumínico de las fuentes de luz. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 13 / 164

14 Intensidad luminosa Se define como la cantidad de flujo luminoso que emite una fuente por unidad de ángulo, en una dirección concreta. Su unidad de medida es la candela (cd). Iv = df dω Donde: Iv es la intensidad luminosa, medida en candelas. F es el flujo luminoso, en lúmenes. dω es el elemento diferencial del ángulo, en estereorradianes. Esta intensidad luminosa se relaciona con la sensibilidad del ojo, mediante la curva de sensibilidad del ojo. Teniendo en cuenta este aspecto se considerará una fuente puntual a aquella que emite la misma intensidad luminosa en todas las direcciones consideradas. Por el contrario, será una fuente o superficie reflectora de Lambert aquella en que la intensidad varíe con el coseno del ángulo entre la dirección considerada y la normal a la superficie, o eje de simetría de la fuente. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 14 / 164

15 Luminancia Es la densidad angular y superficial de flujo luminoso que incide, atraviesa o emerge de una superficie siguiendo una dirección determinada. Se puede definir también como la densidad superficial de intensidad luminosa en una dirección dada. Lv = d 2 F dsdωcosθ Donde: Lv es la luminancia, medida en candelas/metro2. F es el flujo luminoso, en lúmenes. ds es el elemento de superficie considerado, en m2. dω es el elemento de ángulo sólido, en estereorradianes. es el ángulo entre la normal de la superficie y la dirección considerada. La luminancia tiene como su equivalente psicológico al brillo. Considerando el caso de emisión o reflexión de la luz por parte de superficies planas y difusas, la luminancia indicaría la cantidad de flujo luminoso que el ojo percibiría para un punto de vista particular. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 15 / 164

16 Nivel de iluminación o iluminancia (lux) Es la relación entre el flujo luminoso y la superficie iluminada. Tiene una unidad de medida propia denominada lux (lx). Iluminancia = E = φ S = lux Esta magnitud es muy importante en luminotecnia porque caracteriza a la fuente de luz, define en conjunto la eficiencia de una luminaria y las lámparas que contiene. Esto se representa mediante las curvas de distribución luminosa características de toda luminaria. Estas curvas muestran la distribución de la luz en dos planos, uno vertical a lo largo del eje longitudinal de la luminaria y otro perpendicular a dicho eje. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 16 / 164

17 A continuación se muestran las condiciones de iluminancia que se pueden dar en la naturaleza: Condiciones Iluminancia (lux) A pleno sol en verano y a mediodía a A pleno sol en verano, por la mañana a A pleno sol, sombra de un árbol a En el interior de una casa, en verano con sol a En el interior de una casa, en invierno 200 a 300 En invierno con lluvia, en el exterior 250 a 400 De noche con luna llena 0,1 a 0,5 De noche, la luna nueva y estrellado 0,002 a 0,005 Tabla 2: Niveles de iluminación naturales. Fuente: Ente Regional de la Energía de Castilla y León Figura 3. Ejemplos de iluminancia en condiciones de luz naturales Los niveles de iluminación para un local dependen de las actividades que se vayan a realizar en él. En general se puede distinguir entre tareas con requerimientos luminosos mínimos, normales o exigentes. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 17 / 164

18 El caso de requerimientos luminosos mínimos engloba las zonas de paso (pasillos, vestíbulos, etc.) o los locales poco utilizados (almacenes, cuartos de maquinaria ) con iluminancias entre 50 y 200 lux. En el segundo caso, requerimientos luminosos normales, estarían las zonas de trabajo y otros locales de uso frecuente con iluminancias entre 200 y lux. Por último, los que tienen requerimientos luminosos exigentes, que requieren iluminancias por encima de lux, se debe a que en ellos se realizan tareas visuales con un grado elevado de detalle. Tareas y clases de local Iluminancia media en servicio (lux) Mínimo Recomendado Óptimo Zonas generales de edificios Zonas de circulación, pasillos Escaleras, escaleras móviles, roperos, lavabos, almacenes y archivos Centros docentes Aulas, laboratorios Bibliotecas, salas de estudio Oficinas Oficinas normales, mecanografiado, salas de proceso de datos, salas de conferencias Grandes oficinas, salas de delineación, CAD/CAM/CAE Comercios Comercio tradicional Grandes superficies, supermercados, salones de muestras Industria (en general) Trabajos con requerimientos visuales limitados Trabajos con requerimientos visuales normales Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 18 / 164

19 Tareas y clases de local Iluminancia media en servicio (lux) Mínimo Recomendado Óptimo Trabajos con requerimientos visuales especiales Viviendas Dormitorios Cuartos de aseo Cuartos de estar Cocinas Cuartos de trabajo o estudio Tabla 3: Niveles de iluminación para diferentes estancias y actividades Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 19 / 164

20 1.2.2 VALORES DE CALIDAD DE LA LUZ Temperatura de color La temperatura de color de una fuente de luz se define comparando su color dentro del espectro luminoso con el de la luz que emitiría un Cuerpo Negro calentado a una temperatura determinada. Por ese motivo esta temperatura de color generalmente se expresa en grados kelvin, a pesar de no reflejar expresamente una medida de temperatura. Figura 4. Escala de asignación de temperatura de color APARIENCIA DEL COLOR: la apariencia del color de las lámparas viene determinada por su temperatura de color. Se definen tres grados de apariencia según la tonalidad de la luz: luz fría para las que tienen un tono blanco azulado, luz neutra para las que dan luz blanca y luz cálida para las que tienen un tono blanco rojizo. Temperatura de color Tc>5.000 K Tc K Tc K Apariencia del color Fría Intermedia Cálida Tabla 4: Apariencia del color de la luz, según su temperatura de color A pesar de esto, la apariencia de color no basta para determinar qué sensaciones producirá una instalación a los usuarios. Por ejemplo, es posible Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 20 / 164

21 hacer que una instalación con fluorescentes llegue a resultar agradable, y una con lámparas cálidas resulte desagradable aumentando el nivel de iluminación de la sala. El valor de la iluminancia conjuntamente con la apariencia de color de las lámparas dará el aspecto final. Iluminancia (lux) Apariencia de color de la luz Cálida Intermedia Fría E 500 Agradable Neutra Fría 500<E< <E<2.000 Estimulante Agradable Neutra 2.000<E<3.000 E No natural Estimulante Agradable Tabla 5: Apariencia del color de la luz, según su temperatura de color, y sensación que genera Índice de rendimiento de color Es una medida de la calidad de reproducción de los colores. Este índice compara la reproducción del color de una muestra normalizada de colores iluminada con la lámpara que queremos valorar, con la misma muestra iluminada con una fuente de luz de referencia. Mientras más alto sea este valor, mejor será la reproducción del color, aunque a costa de sacrificar la eficiencia y consumo energéticos. Según la Comisión Internacional de la Iluminación, se establecen 4 clases en función del índice de rendimiento del color: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 21 / 164

22 Grupo de rendimiento de color Índice de rendimiento de color (IRC) Apariencia de color Aplicaciones Fría Industria textil, fábricas de pinturas, talleres de imprenta 1 IRC 85 Intermedia Escaparates, tiendas, hospitales Cálida Hogares, hoteles, restaurantes Fría Oficinas, escuelas, grandes almacenes, industrias de precisión (en climas cálidos) 2 70 IRC<85 Intermedia Oficinas, escuelas, grandes almacenes, industrias de precisión (en climas templados) Cálida Oficinas, escuelas, grandes almacenes, ambientes industriales críticos (en climas fríos) 3 Lámparas con IRC<70 pero con propiedades de rendimiento en color bastante aceptables para uso en locales de trabajo S (especial) Lámparas con rendimiento en color fuera de lo normal Aplicaciones especiales Tabla 6: Apariencia de color y rendimiento de color. Fuente: Comisión Internacional de la Iluminación Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 22 / 164

23 1.3 TIPOS DE LÁMPARAS Para clasificar las lámparas actualmente existentes hay que acudir a la forma de generación de la luz. Atendiendo a la generación se pueden diferenciar tres tipos: Lámparas de incandescencia. Lámparas de descarga, de vapores o gases. Lámparas de inducción VIDA O DURACIÓN Es imposible, en general, predeterminar cuánto tiempo durará una lámpara debido a la multitud de factores que pueden intervenir en su duración. No obstante, es posible estimar el promedio de vida de un número representativo de lámparas, realizando medidas bajo condiciones de encendido específicas. Existen varias formas de definir la vida de una lámpara o de un conjunto de lámparas incluidas en una instalación de alumbrado, entre las que se pueden indicar: VIDA INDIVIDUAL: o Número de horas de encendido después del cual una determinada lámpara ha quedado inservible, trabajando en condiciones específicas. VIDA PROMEDIO: o Se define como el tiempo transcurrido hasta que falla el 50% de las lámparas, trabajando en unas condiciones especificadas. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 23 / 164

24 VIDA ÚTIL (económica): o Es el valor que suele figurar en los catálogos. Es un dato importante para establecer los periodos de reposición. Se fija estudiando las curvas de depreciación y de supervivencia, y teniendo en cuenta, además, el coste de la lámpara, el precio de la energía consumida y el coste de mantenimiento. o Es el número de horas, tras el cual, trabajando en condiciones reales, resulta más rentable sustituir el conjunto de lámparas, que mantenerlas funcionando con depreciaciones de flujo importantes. Es el tiempo durante el cual la instalación continúa manteniendo el nivel luminoso previsto. VIDA MEDIA: o Valor medio estadístico que resulta del análisis y ensayo de un lote de lámparas trabajando en condiciones previamente establecidas. Este dato es importante para el fabricante de lámparas. o Un aumento de la temperatura nominal de funcionamiento motivará automáticamente un acortamiento de la vida (aunque también elevará la eficacia luminosa). Para las lámparas incandescentes esta vida media es de 1.000h, tras las cuales se produce la evaporación del filamento de wolframio. En las lámparas de descarga, la determinación de la vida de la lámpara resulta más complicada. Las principales causas de fallo de estas lámparas son dos: la degradación de los electrodos, resultante del agotamiento del material emisor de electrones, o bien el cambio gradual en la composición del gas de relleno. En el caso de las lámparas de descarga de alta presión pueden fallar también debido a alguna fuga en el tubo de descarga, originada por la corrosión de los hilos o por fatiga del material. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 24 / 164

25 Según esto los tiempos de vida promedios son los siguientes: TIEMPOS DE VIDA PROMEDIOS EN HORAS (50% DE FALLOS) Incandescentes convencionales Incandescentes halógenas (aplicación general) Incandescentes halógenas (aplicaciones especiales) Fluorescentes estándar Fluorescentes con balastos electrónicos Fluorescentes compactas Fluorescentes compactas con balastos electrónicos Mercurio de alta presión Mercurio de alta presión color mejorado Luz mezcla Halogenuros metálicos Sodio baja presión Sodio alta presión Inducción electromagnética Tabla 7: Vida promedio para los principales tipos de lámparas. Fuente: Ente Regional de la Energía de Castilla y León LÁMPARAS INCANDESCENTES Incandescentes convencionales Características: Las lámparas incandescentes generan luz como consecuencia del paso de intensidad eléctrica a través de un filamento Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 25 / 164

26 conductor, dando origen a la emisión por termorradiación. Una gran parte de la energía eléctrica absorbida por la lámpara se pierde en forma de calor, por lo que la eficacia luminosa es muy reducida (10-20 lm/w). Figura 5. Elementos que conforman una lámpara incandescente convencional POTENCIA (W) FLUJO (lm) Tabla 8: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas incandescentes normales. Fuente: Ente Regional de la Energía de Castilla y León Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 26 / 164

27 Encendido: Funcionan a cualquier tensión de la red, aunque sólo ofrecen sus prestaciones nominales cuando se conectan a la tensión nominal. No se precisan equipos auxiliares ni para el encendido ni durante su funcionamiento. En el mercado se encuentran potencias entre 15 y W, con flujos luminosos entre 115 y lm. Eficiencia luminosa: este tipo de lámparas son las de menor rendimiento lumínico, entre 9 y 18 lm/w. Temperatura de color: del orden de K (cálida). Índice de rendimiento de color: es de 100 (tienen una reproducción de color ideal). Duración: la vida media de este tipo de lámparas corresponde al tiempo esperable de ruptura del filamento, y se estima entre y horas. Aplicaciones: generales (hogar, hoteles, factorías, talleres, tiendas, almacenes ). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 27 / 164

28 Incandescentes halógenas Características: son lámparas incandescentes con un aditivo de un elemento halógeno, normalmente yodo. La función del yodo es combinarse con el wolframio vaporizado del filamento en las proximidades de la ampolla. Se consigue una mayor limpieza del interior de la ampolla al evitarse el depósito de partículas de tungsteno, con ello se consigue un mayor mantenimiento del filamento luminoso, y un incremento de la duración de la lámpara. El filamento trabaja a mayor temperatura que en las lámparas convencionales, lo que se traduce en una mayor emisión luminosa, con una mejora sustancial de la eficacia (20 lm/w) y una mayor temperatura de color. Figura 6. Lámpara incandescente halógena. Fuente: Catálogo de PHILIPS Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 28 / 164

29 Encendido: similar al de las lámparas incandescentes convencionales. Potencia y Flujo luminoso: en el mercado existen potencias entre 10 y W con flujos luminosos entre 140 y lm. POTENCIA (W) FLUJO (lm) Tabla 9: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas incandescentes normales. Fuente: Ente Regional de la Energía de Castilla y León Temperatura de color: entre y K (luz blanca dorada). Índice de rendimiento de color: 100 (respuesta cromática excelente). Duración: vida media de horas (superior a horas con tensiones bajas). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 29 / 164

30 Este tipo de lámparas se suelen utilizar en alumbrados decorativos, domésticos y en aparatos de proyección LÁMPARAS DE DESCARGA Fluorescentes Características: su funcionamiento se basa en la descarga en vapor de mercurio a baja presión, generando fundamentalmente radiación ultravioleta de longitud de onda de 253 nm. En estas lámparas la luz se genera por el fenómeno de la fluorescencia, mediante la conversión de la radiación ultravioleta en visible, que efectúan las sustancias fluorescentes situadas en la pared interior del tubo de descarga. Figura 7. Lámpara fluorescente de vapor de mercurio a baja presión. Fuente: Catálogo de PHILIPS Encendido: hay tres tipos básicos de encendido: o Encendido por cebador: utilizado en la mayoría de los tubos fluorescentes convencionales trifósforo. El cebador provoca el precalentamiento de los electrodos y, un segundo después, el cebador interrumpe el circuito de precalentamiento, que en combinación con el balasto provoca una sobretensión instantánea, iniciándose la descarga. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 30 / 164

31 o Encendido instantáneo o arranque en frío: se produce bajo el efecto combinado de la tensión producida por el balasto y la ayuda externa. o Encendido electrónico: mediante modulación electrónica de la tensión e intensidad de arranque, con los que se produce un arranque ideal con menores intensidades de encendido. Figura 8. Esquema de encendido de una lámpara fluorescente Potencia y Flujo luminoso: la gama de potencias oscila entre 4 y 140 W. El rango es menor que el de las lámparas incandescentes, y su flujo luminoso puede oscilar entre 140 y lm. Temperatura de color: en el mercado existen lámparas fluorescentes con las tres tonalidades básicas, aunque las denominaciones cambian en relación con las generales: cálida, intermedia y fría. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 31 / 164

32 DESIGNACIÓN TEMPERATURA DE COLOR (K) Blanco cálido (cálida) Blanco (intermedia) Luz de día (fría) Tabla 10: Temperatura de color en lámparas fluorescentes Índice de rendimiento del color: según las sustancias fluorescentes empleadas, la lámpara emitirá un color de luz u otro. Basándose en el índice de rendimiento de color las lámparas se clasifican de la siguiente forma: o IRC<80: rendimiento de color moderado, adecuado para exteriores y actividades industriales donde la discriminación del color no sea crítica. o 80<IRC>90: rendimiento de color alto. Se usa en aplicaciones comerciales y sociales, así como en el ambiente doméstico. o IRC>90: rendimiento de color muy alto, se usa para aplicaciones en las que resulte particularmente crítica la discriminación perfecta del color. Como pueden ser museos, hospitales, ciertos tipos de tiendas, estudios gráficos Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 32 / 164

33 En función de este rendimiento de color en el mercado existen los siguientes tipos de lámparas fluorescentes: TIPO POTENCIA FLUJO (lm) Temperatura de color K Índice de rendimiento de color 63 Temperatura de color K Índice de rendimiento de color 85 Temperatura de color K Índice de rendimiento de color Tabla 11: Clasificación de los tipos de lámparas fluorescentes presentes en el mercado Duración: se establece una vida útil de unas horas, con un flujo luminoso, al cabo de ese tiempo, del orden del 80% del flujo inicial. Lámparas de vapor de mercurio a alta presión (V.M.A.P.) Características: su funcionamiento se basa en la descarga en vapor de mercurio a alta presión (2-4 bar). Las lámparas actuales de denominan de color corregido, ya que tienen un material fluorescente en la pared interna de la ampolla, capaz de transformar la radiación ultravioleta en radiación visible. Estas lámparas constan de una envoltura de vidrio rellena de gas y un tubo de cuarzo de descarga de vapor de mercurio. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 33 / 164

34 Figura 9. Esquema de una lámpara de vapor de mercurio a alta presión Encendido: este tipo de lámparas no precisan de sistema de arranque y funcionan a la tensión de la red, con la ayuda de un electrodo auxiliar. En el encendido, la tensión de suministro se aplica entre los dos electrodos principales. Simultáneamente, esa misma tensión aparece en el electrodo auxiliar y el principal adyacente, de modo que se produce una descarga entre ellos. Esta pequeña descarga ioniza el mercurio y provoca el establecimiento del arco de descarga entre los electrodos principales. El tiempo total de encendido es del orden de 4 a 5 minutos. Estabilización de la descarga: se realiza mediante un balasto inductivo, que absorbe el exceso de tensión de red sobre la tensión del arco de la lámpara. Potencia y Flujo luminoso: las potencias absorbidas por este tipo de lámparas varían de 50 a W, y el flujo luminoso de a lm. Las lámparas de uso más frecuente son las siguientes: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 34 / 164

35 POTENCIA (W) FLUJO (lm) Tabla 12: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas VMAP Temperatura de color: K (luz blanca agradable). Índice de rendimiento de color: normalmente (moderado), aunque existen lámparas con reproducción cromática mejorada que alcanzan un valor de IRC=60. Duración: la vida útil de este tipo de lámparas es de unas horas. Aplicaciones: zonas peatonales y residenciales, edificios públicos y comerciales, gasolineras. Luz mezcla Características: son lámparas de vapor de mercurio con balasto incorporado. Balasto: en este caso, el balasto, en lugar de ser una inductancia, es una resistencia (filamento de tungsteno) situada alrededor del tubo de descarga, y tiene por función: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 35 / 164

36 o Asegurar la estabilización de la descarga. o Mejorar el rendimiento de color de la lámpara, mediante el espectro continuo emitido por el filamento. o Mejorar el factor de potencia de la lámpara, que se aproxima a la unidad. Figura 10. Esquema de una lámpara de descarga de luz mezcla Potencia y Flujo luminoso: las potencias de las lámparas de uso más corriente, se recogen en la siguiente tabla. POTENCIA (W) FLUJO (lm) Tabla 13: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas de luz mezcla Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 36 / 164

37 Encendido: el tiempo de encendido es inferior al de las lámparas de mercurio de alta presión, situándose en dos minutos. Temperatura de color: K (blanco ligeramente cálido). Índice de rendimiento de color: 60 (buena reproducción cromática). Duración: al incorporar un filamento incandescente, únicamente se dispone del dato de vida media, fijada alrededor de las horas. Aplicaciones: su buena definición de colores permite su empleo tanto en interiores como en exteriores (calles, estacionamientos, talleres, tiendas). Halogenuros metálicos Características: derivan de las de vapor de mercurio de alta presión, en las que el tubo de descarga contiene diversos elementos metálicos en forma de yoduros, de modo que las líneas de emisión luminiscente de estos metales cubran las zonas apropiadas del espectro visible, potenciando la eficacia luminosa y el rendimiento de color. Los elementos químicos empleados son metales, algunos de ellos escasos en la naturaleza, como lantánidos o actínidos, combinados con un elemento halógeno yodo-. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 37 / 164

38 Figura 11. Lámpara de descarga de halogenuros metálicos y esquemas de encendido Potencia: existe una gama que va desde 39 hasta W. Flujo luminoso: puede llegar hasta los lm, según el tipo. A continuación se muestran las lámparas de halogenuros metálicos más frecuentes: TIPO POTENCIA (W) FLUJO (lm) Ampolla ovoide difusora Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 38 / 164

39 TIPO POTENCIA (W) FLUJO (lm) Ampolla tubular clara Tabla 14: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas de halogenuros metálicos Encendido: el arranque de este tipo de lámparas, debido a la presencia de los halogenuros, requiere la utilización de tensiones de encendido muy elevadas (1,5 5 kv) que son suministradas por un arrancador. El tiempo de arranque hasta alcanzar las condiciones de régimen, puede oscilar entre 3 y 5 minutos, llegando a los 10 minutos en algunos tipos de lámparas. Temperatura de color e índice de rendimiento de color: son parámetros que varían en gran medida en función de los elementos que se utilicen. No obstante sirve de referencia la siguiente tabla: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 39 / 164

40 Temperatura de color IRC EFICACIA K lm/w K lm/w K lm/w Tabla 15: Temperaturas de color en lámparas de halogenuros metálicos Duración: la vida útil depende en gran medida del tipo de aplicación realizada. De forma genérica, se puede establecer entre y horas. Aplicaciones: se utilizan en alumbrado público, instalaciones deportivas y diferentes tipos de alumbrado exterior. Vapor de sodio de baja presión (V.S.B.P.) Características: emiten alrededor del 90% de la radiación en la banda ,6 nm. El pico de radiación monocromática amarilla está muy próximo al máximo de la curva de sensibilidad espectral del ojo, lo que hace de este tipo de lámpara la más eficaz de las fuentes de luz existentes para el ojo humano. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 40 / 164

41 Figura 12. Lámpara de descarga de VSBP y esquema de conexión Potencia y flujo luminoso: las características de potencia y flujo de las lámparas de uso más frecuente figuran en la siguiente tabla: POTENCIA (W) FLUJO (lm) Tabla 16: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas de VSBP Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 41 / 164

42 Encendido: este tipo de lámparas son de arranque en frío, por lo que necesitan tensiones de encendido bastante elevadas: V, que se obtienen mediante un balasto transformador o un arrancador electrónico. El inicio de la descarga se verifica únicamente en la descarga de neón, lo que proporciona el color rojo característico del encendido de estas lámparas. A medida que el sodio se vaporiza, el color evoluciona hacia el naranja. Estabilización de la descarga: se realiza con autotransformador, con inductancia variable en función de la intensidad. Se produce un bajo factor de potencia que debe corregirse mediante un condensador de compensación. Si se realiza con balasto híbrido, arrancador electrónico, se produce una intensidad de corriente de valor más reducido. Variaciones de tensión: la tensión de la lámpara crece a lo largo de su vida útil, siendo la intensidad proporcionada por el balasto prácticamente constante, lo que hace aumentar la potencia absorbida más rápido que el flujo luminoso, reduciéndose la eficacia luminosa. Esto se corrige en las lámparas de arrancador electrónico. Temperatura de color e índice de rendimiento de color: su IRC se considera cero, ya que se trata de una luz casi monocromática. Por ello su rendimiento de color puede calificarse de muy malo. Se le atribuye una temperatura de color de K (amarillo). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 42 / 164

43 Duración: La vida media de este tipo de lámparas es de unas horas, esta vida media es bastante larga. Aplicaciones: Se utilizan para alumbrado urbano, como viales, parques y jardines, en los que no es necesaria una alta reproducción del color. También se utilizan para cultivos de interior. Figura 13. Objeto bajo un espectro de luz continuo, versus, objeto bajo la luz monocromática que emite una lámpara de vapor de sodio de baja presión Vapor de sodio de alta presión (V.S.A.P.) Características: Producen luz visible dentro del espectro de emisión de bandas amplias, muy destacadas las típicas del sodio 589 y 589,6 nm, junto con otras suplementarias: 489, , nm e infrarrojo. No tienen prácticamente emisión ultravioleta, por lo que su eficacia es bastante elevada y las hacen idóneas para aplicaciones extensivas y de iluminación exterior. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 43 / 164

44 Figura 14. Lámparas de descarga de VSAP y esquemas de conexión Potencia y Flujo luminoso: en la siguiente tabla figuran los más comunes: TIPO POTENCIA W FLUJO lm Ampolla ovoide difusora Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 44 / 164

45 TIPO POTENCIA W FLUJO lm Ampolla tubular clara Tabla 17: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas de VSAP Encendido: existen arrancadores internos para asegurar el impulso de tensión (70 W con autoencendido). El periodo de encendido requiere un tiempo total que puede oscilar entre 5 y 10 minutos, si bien hacia los 4 minutos emite ya el 80% del flujo nominal. Estabilización de la descarga: las lámparas de sodio de alta presión presentan una característica tensión-corriente negativa, lo que significa que precisan un elemento limitador de intensidad en serie con la lámpara. En general se utiliza un balasto de tipo inductivo que presenta algunas diferencias según la tecnología empleada. Temperatura de color: K (blanco amarillo). Duración: los valores de vida útil son del orden de a horas, dependiendo del modelo de la lámpara y de su utilización. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 45 / 164

46 Aplicaciones: el campo de aplicación de este tipo de lámparas es similar al de las de vapor de sodio de baja presión (alumbrado viario), pero con una particularidad de que la definición de colores es mejor, aunque a costa de una eficacia luminosa menor LÁMPARAS DE INDUCCIÓN Características: su funcionamiento se basa en los principios de descarga de gas e inducción, y no requieren de electrodos. Constan de tres componentes principales, cada uno de los cuales puede reponerse por separado: o Ampolla o cámara de descarga: rellena de gas inerte a baja presión y una pequeña cantidad de vapor de mercurio. o Acoplador de potencia: que transfiere la energía del generador de alta frecuencia al interior de la ampolla utilizando una antena formada por una bobina primaria de inducción y un núcleo de ferrita. o Generador de alta frecuencia: produce una corriente alterna de 2,65 MHz que se suministra a la antena. Estas lámparas están previstas para funcionamiento a V en alterna, aunque también es posible su alimentación en corriente continua ( V CC). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 46 / 164

47 Figura 15. Lámpara de inducción. Fuente: IDAE Potencia y flujo luminoso: las dos gamas existentes figuran en la siguiente tabla. POTENCIA (W) FLUJO (lm) Tabla 18: Relación Potencia/Flujo luminoso en lámparas de inducción Encendido: se produce de forma instantánea sin parpadeos. Temperatura de color: K (blanca cálida). Índice de rendimiento de color: 80 (buena reproducción cromática). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 47 / 164

48 Duración: presentan los valores de vida útil más elevados, del orden de horas LÁMPARAS CON TECNOLOGÍA LED El LED, diodo emisor de luz (Light-Emiting Diode) es un dispositivo semiconductor que emite luz de espectro reducido cuando circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno se conoce como electroluminiscencia. En este fenómeno la emisión de luz no radica en las altas temperaturas, sino que se realiza a temperatura ambiente. Cuando un sólido, en este caso un compuesto de sílice, recibe energía procedente de una radiación incidente, ésta es absorbida por su estructura electrónica y posteriormente es de nuevo emitida cuando los electrones vuelven a su estado fundamental. El color de la luz dependerá del material semiconductor empleado (sílice + impurezas, germanio ). Este tipo de lámparas son muy eficientes ya que se ha llegado a conseguir valores de eficiencia luminosa de 150 lm/w, por lo que su consumo de energía disminuye mucho. Y además su duración es muy elevada, de más de horas. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 48 / 164

49 LED ENCENDIDO Ejemplo Potencia y Flujo luminoso IRC Duración Aplicación La emisión luminosa proviene de las propiedades de las capas semiconduct oras p-n Encendido instantáneo. 6-8W lm 75% (monocrom ático) >30.000h (larga) Señalización. Consumen poca energía. Tabla 19: Características de las lámparas de tecnología LED Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 49 / 164

50 Lámpara de mercurio de Baja presión Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 50 / 164

51 1.4 ILUMINACIÓN INTERIOR En este tipo de espacios la iluminación requerida irá en función de la tarea que en ellos se vaya a realizar. En función de esto se fijan los siguientes valores de iluminancia: Tareas y clases de local Iluminancia media en servicio (lux) Mínimo Recomendado Óptimo Zonas generales de edificios Zonas de circulación, pasillos Escaleras, escaleras móviles, roperos, lavabos, almacenes y archivos Centros docentes Aulas, laboratorios Bibliotecas, salas de estudio Oficinas Oficinas normales, mecanografiado, salas de proceso de datos, salas de conferencias Grandes oficinas, salas de delineación, CAD/CAM/CAE Comercios Comercio tradicional Grandes superficies, supermercados, salones de muestras Industria (en general) Trabajos con requerimientos visuales limitados Trabajos con requerimientos visuales normales Trabajos con requerimientos visuales especiales Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 51 / 164

52 Tareas y clases de local Iluminancia media en servicio (lux) Mínimo Recomendado Óptimo Viviendas Dormitorios Cuartos de aseo Cuartos de estar Cocinas Cuartos de trabajo o estudio Tabla 20: Valores de iluminancia media recomendados para diferentes actividades en espacios interiores ILUMINACIÓN DOMÉSTICA Los objetivos fundamentales de la iluminación en el ambiente doméstico son: Proporcionar el nivel luminoso suficiente para realizar satisfactoriamente las actividades domésticas. Conseguir una armonía y confortabilidad para los ocupantes. A estos dos objetivos se le debería asociar el de optimizar los consumos mediante el establecimiento de medidas de ahorro energético. Los tipos de lámparas generalmente empleadas son: Incandescentes estándar. Incandescentes halógenas para iluminación localizada. Fluorescentes estándar y compactas, en cocinas y para iluminaciones indirectas. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 52 / 164

53 Fluorescentes compactas de bajo consumo, cada vez más extendidas en los hogares, en sustitución de las lámparas incandescentes (a partir del 1 de Enero de 2012, se dejarán de comercializar las lámparas incandescentes convencionales) ILUMINACIÓN INDUSTRIAL En el ambiente industrial es necesario generar un ambiente de iluminación adecuado para garantizar el mantenimiento de la productividad y seguridad de los ocupantes. Tipo de actividad Rango de iluminancia en servicio (lux) Industrias pesadas: Plantas de producción sin intervención manual Plantas de producción con intervención ocasional - Plantas de producción y puestos permanentemente ocupados Plataformas de control e inspección Industria química: - Plantas automáticas - Zonas generales de planta Salas de proceso, laboratorios Industria farmacéutica - Inspección - Contrastado de colores - Fabricación de neumáticos Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 53 / 164

54 Tipo de actividad Rango de iluminancia en servicio (lux) Centrales eléctricas - Calderas, reactor, contenciones - Turbina, planta de operación - Bombas, tanques, compresores - Cables, túneles de cables Teléfono, sala de comunicaciones - Locales, pupitres de control - Paneles verticales de alarma - Parte trasera paneles Industria de aparataje eléctrico - Industria eléctrica, fabricación de cable - Industria eléctrica, montaje componentes - Industria eléctrica bobinados - Industria eléctrica, electrodomésticos - Industria eléctrica, electrónica Joyería y relojería - Fabricación de joyería - Piedras preciosas y relojes Madera y carpinterías - Sierra, montaje - Acabados Papel y artes gráficas - General - Encuadernación - Control y contraste de colores Industrias textiles - Diseño y corte - Cosido e inspección Industria de alimentación - Áreas generales, mataderos, leche - Procesos automáticos, azucareras - Inspección Tabla 21: Valores de iluminancia media recomendados para diferentes espacios industriales Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 54 / 164

55 Los tipos de lámparas más frecuentemente empleados son los siguientes: Fluorescentes estándar, para alturas de montaje inferiores a 6 m. Fluorescentes compactas, para iluminaciones localizadas. Mercurio de alta presión (VMAP), en instalaciones de alturas superiores a 6 m. Sodio de alta presión (VSAP), en instalaciones de alturas superiores a 6 m donde no sea importante el rendimiento en color o en sustitución de las de mercurio por su mejor eficacia. Las exigencias implícitas más destacables en la iluminación industrial son: Alta eficacia luminosa, para reducir al máximo las pérdidas de potencia en forma de calor. Mínimo número de puntos de luz. Nivel luminoso suficiente, con el fin de asegurar una buena visibilidad en el puesto de trabajo, reducir la fatiga y obtener una mayor productividad. Ausencia de deslumbramiento, para evitar una disminución de la percepción visual del ojo humano y, como consecuencia, del rendimiento de la persona. Iluminación específica en puestos de control, debido a la necesidad de buen rendimiento de color. Para las lámparas fluorescentes en esta aplicación se utilizan balastos electromagnéticos, que pueden ser sustituidos por balastos electrónicos para conseguir un ahorro de energía. Para las lámparas de vapor de mercurio de alta presión (VMAP) y vapor de sodio de alta presión (VSAP) se puede regular su potencia, sin que se Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 55 / 164

56 modifique sustancialmente su temperatura de color. Esta propiedad permite regular su flujo luminoso, empleando balastos de doble nivel, como en el alumbrado público. Esto es apropiado para áreas de ocupación reducida o aleatoria, como pueden ser almacenes, zonas de tránsito Con esta medida se pueden conseguir ahorros importantes de energía. Figura 16. Iluminación industrial. Fuente: Lledó iluminación ILUMINACIÓN DE OFICINAS El requisito principal es el de crear un ambiente adecuado para la realización de tareas visuales, y que éstas se realicen con la suficiente comodidad y eficacia. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 56 / 164

57 Tipo de actividad Rango de iluminancia en servicio (lux) Oficinas - Oficinas generales, salas de ordenadores Oficinas de planos Oficinas técnicas (dibujo) - Salas de conferencias Tabla 22: Niveles de iluminancia en alumbrado de oficinas Los tipos de lámparas más frecuentes son las fluorescentes tubulares y compactas. Los requerimientos de esta iluminación son: Alta eficiencia luminosa, para reducir las pérdidas en forma de calor. Buen rendimiento de color. Posibilidad de regulación, para asegurar una larga duración y un reducido coste energético. Ausencia de deslumbramiento, principalmente cuando se utilizan monitores de ordenador. En la siguiente tabla se muestra una clasificación representativa del alumbrado de oficinas: LUMINARIAS LÁMPARAS EQUIPOS ELÉCTRICOS ASOCIADOS Luminarias para lámparas fluorescentes Fluorescentes estándar y compactas Balasto electromagnético+cebador+condensador Tabla 23: Alumbrado de oficinas Balasto electrónico Kit de emergencia Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 57 / 164

58 En el alumbrado de oficinas con luminarias para lámparas fluorescentes, a menudo se aprovechan elementos de la luminaria para dotar de un cierto número de puntos de alumbrado de emergencia. Figura 17.. Iluminación de oficina. Fuente: Lledó iluminación ILUMINACIÓN EN COMERCIOS Se caracteriza por la utilización de iluminación de acento, orientada a crear impacto sobre los objetos a promocionar. Los niveles de iluminación en alumbrado comercial son los siguientes: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 58 / 164

59 Tipo de actividad Tiendas: - Iluminación general en centros comerciales - En cualquier sitio - En super e hipermercados Rango de iluminancia en servicio (lux) Tabla 24: Alumbrado comercial Los tipos de lámparas normalmente utilizadas son: Lámparas fluorescentes tubulares y compactas, para el alumbrado general de los comercios. Lámparas incandescentes halógenas, en iluminación localizada. Estas instalaciones suelen requerir un nivel de iluminación elevado, así como una temperatura de color cálido, para crear un ambiente atractivo MEDIDAS DE AHORRO EN ILUMINACIÓN INTERIOR 1. Sustitución de lámparas incandescentes convencionales por lámparas de bajo consumo Las lámparas fluorescentes compactas, también llamadas de bajo consumo pueden disminuir considerablemente el gasto energético. Entre las ventajas se encuentran las siguientes: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 59 / 164

60 Consumen en torno a un 20% del consumo medio de una lámpara incandescente estándar. Presentan los mismos casquillos que las lámparas incandescentes (tipo E27), por lo que no existe ningún coste de adaptación. La vida media de este tipo de lámparas es de unas horas, lo que equivale a 10 veces la vida de las incandescentes. Una reposición de lámpara de bajo consumo equivale a 10 reposiciones de lámparas incandescentes estándar. Las equivalencias más comunes son las siguientes: Las lámparas incandescentes de 40 W se pueden sustituir por lámparas de bajo consumo de 8 W. Las lámparas incandescentes de 60 W se pueden sustituir por lámparas de bajo consumo de 15 W. Las lámparas incandescentes de 100 W se pueden sustituir por lámparas de bajo consumo de 20 W. 2. Sustitución de halógenos dicroicos convencionales por halógenos eficientes Las lámparas halógenas dicroicas estándar tienen un consumo de 50 W. Hasta hace poco, este tipo de lámpara no era fácilmente sustituible por ninguna otra, ya que sus peculiares características (tamaño reducido y excelente calidad de luz y reproducción cromática) la hacían insustituible. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 60 / 164

61 Sin embargo, han aparecido recientemente en el mercado un tipo de halógenos más eficiente, que en el mismo tipo y tamaño de lámpara ha conseguido reducir ese consumo en un 40%. Además, este nuevo halógeno supone una evolución de la tecnología, y presenta una vida útil de la lámpara mayor, pasando de las horas de los halógenos tradicionales a las horas de los halógenos eficientes. Las equivalencias más comunes son las siguientes: Las lámparas halógenas convencionales de 50 W se pueden sustituir por lámparas halógenas eficientes de 30 W 3. Sustitución de lámparas fluorescentes convencionales por lámparas fluorescentes eficientes En los últimos meses se han comenzado a comercializar tubos fluorescentes de menor potencia que los actuales, gracias a la mejor calidad de los sistemas e investigación en los trifósforos. Los tubos fluorescentes de 58 W se pueden sustituir por tubos de 51 W. Los tubos fluorescentes de 36 W se pueden sustituir por tubos de 32 W. Estas nuevas lámparas conservan el mismo nivel de iluminación (misma cantidad de lúmenes) pero emplean una menor cantidad de energía. Su mayor ventaja es que pueden ser sustituidos por los tubos fluorescentes actuales sin necesidad de cambiar la luminaria, por lo que el único coste asociado es el de la compra de la nueva lámpara. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 61 / 164

62 4. Sustitución de balastos electromagnéticos de lámparas fluorescentes por balastos electrónicos El balasto electrónico es un equipo electrónico auxiliar ligero y manejable que ofrece las siguientes ventajas: Encendido: Con estos balastos, que utilizan un sistema de encendido en el que la lámpara sufre menos, se aumenta la vida útil del tubo en un 50%, pasando de las horas que se dan como vida estándar de los tubos tri-fosfóricos de nueva generación a horas. Además, existen los balastos con encendido de precaldeo, adecuados para lugares con constantes encendidos y apagados para evitar el deterioro de la lámpara. Parpadeos y efecto estroboscópico: Por un lado se consigue eliminar el parpadeo típico de los tubos fluorescentes y por otro el efecto estroboscópico queda totalmente fuera de la percepción humana. Regulación: Existen balastos regulables con los que es posible regular el nivel de iluminación entre el 3 y el 100% del flujo nominal. Esto se puede realizar de varias formas: manualmente, automáticamente mediante célula fotoeléctrica y mediante infrarrojos. Vida de los tubos: El balasto electrónico con encendido por precaldeo es particularmente aconsejable en lugares donde el alumbrado vaya a ser encendido y apagado con cierta frecuencia, ya que la vida de estos tubos es bastante mayor. Flujo luminoso útil: El flujo luminoso se mantendrá constante a lo largo de toda la vida de los tubos. Desconexión automática: Se incorpora un circuito que desconecta los balastos cuando los tubos no arrancan al cabo de algunos intentos. Con ello se evita el parpadeo existente al final de la vida útil del equipo. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 62 / 164

63 Reducción del consumo: Todos los balastos de alta frecuencia reducen en un alto porcentaje el consumo de electricidad. Dicho porcentaje varía entre el 22% en tubos de 18 W sin regulación y el 70% cuando se le añade regulación de flujo. Factor de potencia: Los balastos de alta frecuencia tienen un factor de potencia muy parecido a la unidad, por lo que no habrá consumo de energía reactiva. Encendido automático sin necesidad de cebador ni condensador de compensación. Debido a la baja aportación térmica que presentan, permiten disminuir las necesidades en aire acondicionado. 5. Instalación de interruptores temporales en aseos y detectores de presencia en pasillos y zonas de paso La gestión centralizada de la iluminación, a pesar de las ventajas que presenta en cuanto a control, presenta una importante desventaja en cuanto a eficiencia energética, ya que evita la posibilidad de apagar la luz en zonas donde ésta no es necesaria (no hay nadie) durante largos períodos de tiempo. El empleo de dispositivos reguladores puede llegar a suponer un ahorro importante en zonas de paso poco frecuentadas, como aseos, archivos, almacenes (donde la luz suele permanecer encendida aunque no se estén utilizando, ya sea por olvido o porque no existe un interruptor físico). Los sistemas más extendidos de control son los interruptores temporales y los detectores de presencia. Los primeros son apropiados para aseos, pequeños almacenes o estancias de corta duración de utilización, y que Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 63 / 164

64 una vez transcurrido el lapso de tiempo programado, apagan la luz hasta la próxima utilización. Los detectores de presencia activan la luz al paso de una persona mediante sistemas de detección volumétricos o de movimiento. Son adecuados para pasillos y zonas de paso. Estos sistemas pueden ir combinados con detectores de luz natural, que reducen el nivel de iluminación mientras exista luz diurna aprovechable. Con estos sistemas combinados se puede llegar a ahorrar más de un 50% de energía. 1.5 ILUMINACIÓN EXTERIOR COMPONENTES DE ILUMINACIÓN EXTERIOR Son los elementos que distribuyen, filtran o transforman la luz emitida por una o varias lámparas, y que contienen los accesorios necesarios para fijarlas, protegerlas y conectarlas al circuito de alimentación. Si para una fuente de luz, su eficacia luminosa es el parámetro más importante en cuanto a un alumbrado energéticamente eficaz, las características más importantes de una luminaria son su rendimiento total y la forma en la que dirige el flujo luminoso de las lámparas que contiene. En el caso de los puntos de alumbrado público se componen de los siguientes elementos: Lámpara: es el foco emisor de luz, es decir, lo que se conoce comúnmente por bombilla. Las lámparas más utilizadas en alumbrado público son lámparas de descarga de alta intensidad (vapor de sodio a alta presión, vapor de mercurio, halogenuros metálicos, ). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 64 / 164

65 Figura 18. Lámparas de descarga. Fuente: Philips Luminaria: es el conjunto que envuelve la lámpara. A su vez se compone de: o Base ó cuerpo: es la parte de la luminaria que permite su fijación a la columna. o Difusor: fabricado en vidrio, material plástico transparente ó de baja opacidad o Bloque óptico: reflector situado en la parte superior de la luminaria. Permite un mayor aprovechamiento de la luz, ya que refleja parte de la luz que la lámpara emite hacia el plano superior, haciendo que incida hacia el plano inferior. El reflector puede ser de diferentes tipos: reflector de lamas, reflector asimétrico y reflector simétrico (circular, parabólico, elíptico). Figura 19. Reflexión óptica de la luz de diferentes tipos de reflectores Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 65 / 164

66 Figura 20. Partes de las que se compone una luminaria Figura 21. Diagrama de intensidad luminosa de una luminaria modelo Europa 2. Fuente: PHILIPS Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 66 / 164

67 Equipo electrónico: las lámparas de descarga necesitan para funcionar un balasto electromagnético con arrancador o un balasto electrónico. Brazo o columna: soporte sobre el cual se instala la luminaria. Figura 22. Soportes para luminarias Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 67 / 164

68 1.5.2 CONTROL DEL FLUJO LUMINOSO Para controlar el flujo luminoso se usan una serie de elementos: Reflectores Son superficies que reflejan la luz emitida por la lámpara en determinadas direcciones. Los materiales que se usan son: Chapa de acero esmaltada: tiene una buena reflectancia (70%). Aluminio anodizado: con una reflectancia entre el 75 y el 80%. Vidrio agozado: es inalterable a los agentes degradantes, y tiene una gran reflectancia, pero su alto precio y gran fragilidad condicionan su uso. Plancha de hierro esmaltado en blanco: ya no se usa. Los reflectores permiten aumentar la intensidad máxima de la lámpara de 6 a 12 veces. Este crecimiento es mayor cuanto más pequeño sea el diámetro de la lámpara. Difusores Formados por envolventes de vidrio o material plástico en cuyo interior se coloca la lámpara. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 68 / 164

69 Disminuyen la luminancia de la lámpara y, por lo tanto, atenúan el deslumbramiento. Refractores Son elementos dotados de prismas o lentes que refractan la luz procedente de las lámparas y reflectores, de forma que establecen un control de la distribución espacial de las intensidades luminosas y su deslumbramiento. Dispositivos de apantallamiento Se emplean para controlar o dirigir la luz de una luminaria o para ocultar la lámpara o lámparas de la visión directa. Filtros Permiten obtener efectos estéticos de color, especialmente en aplicaciones de alumbrado de exhibición y decorativo. Pueden ser de dos tipos: Filtros de absorción: reducen en gran medida la cantidad de luz emitida. Filtros de interferencia: evitan la transformación de la radiación absorbida en calor ALUMBRADO VIAL Y URBANO La finalidad de este alumbrado es el de permitir la circulación de las personas y vehículos en condiciones suficientes de seguridad y confort. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 69 / 164

70 Las lámparas normalmente empleadas son: Lámparas de sodio a baja presión: se usan para carreteras y túneles. Debido a su mala reproducción cromática no son recomendables para zonas peatonales. Lámparas de sodio a alta presión, se usan en zonas públicas y urbanas, gracias a su larga vida útil y alta eficacia luminosa. Lámparas de mercurio a alta presión en zonas peatonales y residenciales, debido a su larga duración y razonable calidad de color. Lámparas de inducción: se usan para el embellecimiento urbano y zonas residenciales. Ofrecen una luz blanca de alta calidad y grandes ahorros en mantenimiento. Tecnología LED: siglas en inglés de Light-Emitting Diode (diodo emisor de luz). Consiste en un diodo que al ser atravesado por la corriente, emite luz. Son muy usados en semáforos, iluminación ornamental, carteles y alumbrado público. Las exigencias implícitas de la iluminación vial son: Alta eficacia luminosa, para evitar las pérdidas de potencia en forma de calor. Aceptable rendimiento de color, sobretodo en zonas habitadas. Ausencia de deslumbramiento, para facilitar el confort visual a automovilistas y peatones. Minimizar la luz intrusa, utilizando para ello sistemas de apantallamiento. Limitar el flujo lumínico superior, para evitar que se produzca contaminación lumínica, y así cumplir con la legislación vigente. Posibilidad de regulación, con el fin de potenciar el ahorro energético. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 70 / 164

71 LUMINARIAS Luminarias de alumbrado viario y urbano LÁMPARAS Vapor de mercurio Alta Presión Vapor de Sodio Alta Presión Vapor de Sodio Baja Presión EQUIPOS ELÉCTRICOS ASOCIADOS Balasto electromagnético + condensador Balasto electromagnético + arrancador + condensador Balasto electromagnético + arrancador + condensador Inducción Generador de alta frecuencia Tabla 25: Iluminación vial. Luminarias, lámparas y equipos eléctricos asociados En luminarias de alumbrado viario con lámparas de vapor de mercurio de alta presión, se utilizan balastos electromagnéticos de inductancia (para potencias de lámparas entre 125 y W). Para las potencias más altas, los equipos se centralizan en armarios a nivel del suelo. Estos se denominan centros de mando y controlan una serie de luminarias. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 71 / 164

72 Figura 23. Centro de mando. Fuente: Archivo CREARA Para las lámparas de vapor de mercurio y balastos inductivos no se precisan arrancadores, por el contrario habrá que colocar condensadores para compensar el factor de potencia. Cuando se usan lámparas de vapor de sodio de alta presión se utilizarán balastos en serie y también se precisa de arrancador y condensador corrector. Cuando se trata de alumbrado de viales y de grandes potencias, se centraliza todo en los centros de mando. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 72 / 164

73 Tanto para las lámparas de vapor de mercurio de alta presión como para las de vapor de sodio de alta presión, se puede realizar una regulación de la potencia sin que se modifiquen sustancialmente sus características cromáticas. Esta propiedad permite regular por escalones su flujo luminoso (empleando balastos especiales de dos niveles de potencia). La reducción puede realizarse en horas de baja ocupación, obteniéndose importantes ahorros de energía. Existen una serie de mejoras encaminadas al ahorro de energía en alumbrado público. Dichas medidas serán desarrolladas en el apartado correspondiente, pero a modo de resumen, entre otras, son las siguientes: Sustitución de las lámparas de vapor de mercurio por lámparas de vapor de sodio. Balastos de doble nivel o Con cable de mando o Programables Balastos electrónicos Telegestión Instalación de relojes astronómicos. Sustitución de luminaria ALUMBRADO DE PATRIMONIO, PARQUES Y JARDINES Las lámparas habitualmente utilizadas son: Incandescentes halógenas de alta potencia si se necesita regulación. Halogenuros metálicos, por su excelente reproducción del color. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 73 / 164

74 Vapor de sodio, alta y baja presión, cuando se trata de iluminar materiales de tonalidad amarilla o cálida y sodio blanco para las zonas peatonales de carácter histórico. Fluorescentes compactas para iluminación localizada. LUMINARIAS LÁMPARAS EQUIPOS ELÉCTRICOS ASOCIADOS Proyectores Halógenas (220 V) Vapor de Sodio A.P. Vapor de Sodio B.P. Halogenuros metálicos Halogenuros metálicos (baja potencia) Vapor de sodio A.P. (baja potencia) Conexión directa a la red Balastos electromagnéticos, arrancadores y condensadores correctores Balasto electromagnético+arrancador+condensador Balasto electromagnético+arrancador+condensador Fluorescentes compactas Balasto electrónico+cebador+condensador Tabla 26: Lámparas y equipos eléctricos asociados MEDIDAS DE AHORRO EN ALUMBRADO PÚBLICO Dado el elevado número de horas de funcionamiento que el alumbrado público precisa, es necesario actuar sobre este aspecto en aras al ahorro y eficiencia energética. Para ello se establecen una serie de mejoras para reducir el consumo eléctrico como las siguientes: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 74 / 164

75 1. Cambio de lámparas de vapor de mercurio por lámparas de vapor de sodio de alta presión Las lámparas de vapor de mercurio consisten en un tubo de descarga de cuarzo relleno de vapor de mercurio, el cual tiene dos electrodos principales y uno auxiliar para facilitar el arranque. La luz que emiten es de color blanco e iluminan bien en zonas donde no se requiera estrictamente una reproducción exacta de los colores. Estas lámparas son usadas principalmente para iluminar avenidas principales, carreteras, autopistas, parques, naves industriales y lugares poco accesibles ya que el periodo de mantenimiento es muy largo. El foco de vapor de sodio está compuesto de un tubo de descarga de cerámica translúcida con el fin de soportar la alta corrosión del sodio y las altas temperaturas que se generan; a los extremos tiene dos electrodos que suministran la tensión eléctrica necesaria para que el vapor de sodio se encienda. Para operar estas lámparas se requiere de un balasto y uno o dos condensadores para el arranque. El color de la luz que producen es amarilla brillante. Su uso se destina principalmente al alumbrado de grandes avenidas, autopistas, calles, parques y donde la reproducción de los colores no sea un factor importante. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 75 / 164

76 Dos lámparas pueden dar la misma cantidad de luz y sin embargo tener diferente potencia. Las lámparas de vapor de mercurio son menos eficientes que las de vapor de sodio. Una lámpara de vapor de sodio de 150W proporciona más luz que una lámpara de vapor de mercurio de 250W y consume un 40% menos de energía. Las lámparas de vapor de sodio son una de las fuentes de iluminación más eficientes, ya que generan mayor cantidad de lúmenes por vatio. El cambio de lámparas de alumbrado público supondría un ahorro de alrededor del 40% del consumo eléctrico % Vapor de mercurio Vapor de sodio Watios % -38% 50 0 Lámpara grande Lámpara mediana Lámpara pequeña Cantidad de luz (lúmenes) Gráfica 1. Consumo de las diferentes lámparas de alumbrado público. Fuente: Creara Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 76 / 164

77 2. Instalación de reflector en luminarias y cambio de lámpara por otra de menor potencia Es necesario sustituir las luminarias sin reflector (tipo globo) por una opción más eficiente. Estas lámparas producen contaminación lumínica, por la emisión de flujo lumínico superior, y además desperdician la mitad de la luz generada por la lámpara. Además esta luminaria debe estar constituida por un material que absorba la mínima cantidad de luz. Para ello existe una amplia gama de reflectores de diferentes materiales, anteriormente descritos, como reflectores asimétricos o deflectores de lamas. Además de limitar con ello la emisión cenital de luz, se consigue limitar el deslumbramiento y la luz intrusa. Si tras este cambio el nivel de luz es superior al recomendado para el tipo de vial y según la legislación vigente, se aconseja reducir la potencia de las lámparas, consiguiendo así un ahorro energético. Las lámparas de vapor de sodio de 70 W se sustituyen por otras de vapor de sodio de 50 W. Las lámparas de vapor de sodio de 100 W se sustituyen por otras de vapor de sodio de 70 W. Las lámparas de vapor de sodio de 150 W se sustituyen por otras de vapor de sodio de 100 W. Las lámparas de vapor de sodio de 250 W se sustituyen por otras de vapor de sodio de 150 W. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 77 / 164

78 3. Regulación del nivel de iluminación La regulación del nivel de iluminación en el alumbrado público consiste en la reducción de la intensidad lumínica de las lámparas durante las horas de menor uso de las vías públicas de manera que se produzca un ahorro en el consumo eléctrico. La regulación del nivel de iluminación se consigue mediante distintos procedimientos que se describen a continuación: Balastos de doble nivel Los balastos (o reactancias), como ya se ha mencionado, son dispositivos empleados para limitar y estabilizar la corriente de arco de las lámparas de descarga. Los balastos de doble nivel constan de un arrollamiento con una toma intermedia de forma que entre un extremo y la toma se tiene un número de espiras tal que la impedancia total del balasto aumenta su valor, por lo que disminuyen los valores de intensidad, potencia y flujo luminoso en la lámpara, así como la potencia total absorbida. Todo ello se puede aprovechar para conseguir un ahorro energético reduciendo el nivel de iluminación a ciertas horas donde no es necesario un elevado nivel de iluminación para tener una buena visibilidad. La regulación del nivel de iluminación mediante balastos de doble nivel es una medida rentable y de ahorros comprobados. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 78 / 164

79 El balasto de doble nivel sustituye al balasto electromagnético clásico como equipo auxiliar de arranque de la lámpara. Los hay de dos tipos: programables y con línea de mando - Los programables no necesitan línea de mando, y se gestionan individualmente para obtener la reducción deseada. - Los equipos con línea de mando se controlan desde el centro de mando. Este sistema, bien empleado, tiene un período de retorno simple de 4 años. Estabilizadores reguladores de tensión El regulador de tensión en cabecera tiene dos funciones: - Filtra y estabiliza la tensión que llega al cuadro, por lo que proporciona una corriente de mayor calidad a la línea y a las lámparas, prolongando la duración de los equipos. - Permite disminuir la tensión a una determinada hora de la noche, reduciendo así el nivel de iluminación. Este sistema, bien empleado, es amortizable en un período de 5 años. Sistema de doble circuito El doble circuito, pese a no ser puramente una medida de ahorro, reduce el consumo energético en detrimento de la calidad de iluminación. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 79 / 164

80 El sistema de doble circuito consiste en repartir los puntos de luz de cada centro de mando en dos grupos o circuitos, alternando en cada calle una lámpara del primer grupo con una del segundo. De este modo, a una determinada hora de la noche se programa uno de los dos circuitos para que se apague, reduciendo así el nivel de iluminación de la vía y por consiguiente el consumo. La principal ventaja de este sistema es que no requiere la instalación de ningún sistema auxiliar, simplemente de un reloj analógico o astronómico programable. La desventaja es que tiene poca o ninguna aplicabilidad en cuadros y circuitos ya diseñados que no cumplan los requisitos para proporcionar un nivel de iluminación mínimo a todas las vías si se prescinde de uno de ellos. De estas tres medidas para la regulación del nivel de iluminación se recomienda la instalación de balastos de doble nivel por su mayor eficacia. 4. Control de encendido y apagado de las lámparas El encendido y apagado de las instalaciones debe efectuarse adecuadamente, sin que se adelante el encendido ni se retrase el apagado, de forma que el consumo energético sea el estrictamente necesario. Hay diversos sistemas de control del encendido y apagado del alumbrado público: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 80 / 164

81 Reloj analógico Consiste en un reloj corriente en el que se programa una hora para el encendido y apagado de las lámparas. Presenta las siguientes ventajas: - Barato - Instalación muy sencilla - Fiable Frente a los siguientes inconvenientes: - Muy inexacto - Este sistema es ineficiente, las lámparas no están encendidas a las horas que deben Célula fotoeléctrica Genera las órdenes de maniobra en función de la cantidad de luz natural que detecta. Cuando la luz solar no alcanza un mínimo, la célula ordena encender las lámparas. Presenta las siguientes ventajas: - Es barato - Eficiente - Funciona en momentos de escasa luz natural por fenómenos meteorológicos. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 81 / 164

82 Frente a los siguientes inconvenientes: - No es muy fiable, ya que la célula suele estar en lugares poco accesibles y su mantenimiento es nulo, con lo que puede funcionar incorrectamente. Reloj astronómico Este reloj tiene una base de datos con los ortos y ocasos de todos los días del año para la longitud y latitud donde está situada la instalación de alumbrado. Presenta las siguientes ventajas: - Es exacto - Eficiente - Instalación sencilla - Fiable Frente a los siguientes inconvenientes: - Caro - No funciona en momentos de escasa luz natural por fenómenos meteorológicos Con las salvedades reflejadas, se recomienda el uso del reloj astronómico, ya que es más fiable y eficiente que la célula fotoeléctrica y el reloj analógico. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 82 / 164

83 El incremento de precio que supone el reloj astronómico se recupera rápidamente debido al buen funcionamiento del alumbrado y a la reducción del gasto de mantenimiento. Es importante que el reloj astronómico funcione correctamente y que se programe de forma que las lámparas no se enciendan hasta que sea necesario para ahorrar la energía correspondiente a los minutos en los que aún hay luz natural suficiente. 5. Criterios de eficiencia energética en el mantenimiento Todo mantenimiento se justifica en general, por los condicionantes generales de degradación de la instalación como consecuencia del paso del tiempo, pero en el caso de alumbrado hay que considerar además los efectos de: - Depreciación y mortalidad de las fuentes de luz. - Depreciación por suciedad de las luminarias. En el siguiente gráfico se puede observar la importancia del mantenimiento preventivo en lo relativo a la energía recuperada por el efecto de la limpieza y del cambio de lámpara, así como la existencia de una depreciación mínima del sistema óptico - cierre de la luminaria, que resulta inevitable. Sin que varíe la energía consumida, la curva A representa la energía útil de la instalación de alumbrado, pudiéndose observar la gran cantidad de energía desperdiciada debido a un deficiente mantenimiento. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 83 / 164

84 Gráfica 2. Curva de depreciación del sistema óptico-cierre de las luminarias Los trabajos de conservación a realizar en las instalaciones de alumbrado se clasifican en: Mantenimientos Preventivos y Mantenimientos Correctivos. Mantenimiento preventivo Las operaciones de mantenimiento preventivo consistirán en: - Reemplazos masivos de lámparas con un nivel de iluminación por debajo del establecido. La reposición programada de lámparas tiene por objeto el uso racional de la energía y mantener las instalaciones de alumbrado dentro del nivel proyectado. Se efectuarán de acuerdo con los programas de reposición que se establezcan en función de la vida medía en servicio de las lámparas. Las reposiciones podrán establecerse obligatorias a partir de porcentajes de la vida media de las lámparas superiores al 70%. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 84 / 164

85 Las lámparas que se retiren, serán entregadas al responsable técnico de la instalación. Este elegirá aquellas que desee estudiar con el fin de determinar si existen causas anormales que provoquen su rápido envejecimiento. Si el flujo emitido por un número significativo de las lámparas retiradas, en la reposición en grupo, fuese inferior al previsto, se podrá determinar la no utilización de la marca de dichas lámparas, que, en su caso, se efectuará, si se obtiene un resultado similar en tres mediciones consecutivas. - Operaciones de limpieza de luminarias y soportes. La limpieza de luminarias y soportes se efectuará de forma programada. La limpieza de luminarias se realizará tanto interior como exteriormente, con una metodología tal, que tras la misma, se alcance un rendimiento mínimo del 80% inicial. Se podrá comprobar este rendimiento efectuando, en su caso, una medición de la iluminancia tras la ejecución de la correspondiente limpieza. Al mismo tiempo que se hace la limpieza, se efectuará una inspección visual del sistema óptico y del estado de todos los componentes de la luminaria. - Trabajos de inspección y mediciones eléctricas. Estos trabajos se realizarán, bien por la empresa de mantenimiento o por los propios Servicios Municipales, y entrarán Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 85 / 164

86 dentro de las operaciones de mantenimiento preventivo de las instalaciones. Mantenimiento correctivo El mantenimiento correctivo consiste en localizar, reparar y adecuar las instalaciones para que funcionen el máximo número de horas posible, según las prestaciones para las que fueron diseñadas. Las actividades que componen este mantenimiento son: - Localización y reparación de averías. - Adecuación de instalaciones - Detección de averías 6. Instalación de un sistema de telegestión en cada centro de mando Este sistema permite obtener un nivel de ahorro muy variable, en función del uso que se le vaya a dar: se puede utilizar como un sistema de control para mantenimiento predictivo, como un sistema de regulación de energía, o como ambos. La telegestión consiste en la gestión a distancia de cada uno de los cuadros y de las lámparas del alumbrado público de un determinado pueblo o ciudad. La telegestión nos permite una comunicación directa con cada lámpara. El sistema ofrece la posibilidad de dialogar a través del servidor con cada armario situado en cualquier punto sin importar la distancia, por Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 86 / 164

87 tanto nos permite conocer en cualquier instante el estado de cada armario y de las lámparas que tiene asociadas. Permite además diseñar los circuitos de alumbrado y grupos de lámparas por software, con lo que en cualquier momento los podemos modificar o adaptar a cualquier nivel de alumbrado que deseemos desde el centro de control sin necesidad de modificar la instalación física. Permite ajustar el encendido/apagado en base a la curva solar patrón exacta para las coordenadas de la ciudad y realizando el funcionamiento deseado a través de los 6 programas astronómicos de encendido y apagado, permitiendo un mayor ahorro energético. Los equipos necesarios para llevar a cabo la telegestión son los siguientes: - Equipo situado en la propia lámpara Identifica la lámpara de forma unívoca y analiza su funcionamiento y el de los equipos que tiene asociados, arrancador, condensador y fusibles. Realiza las siguientes funciones: Comando ON/OFF Comando cambio de nivel (reducido-plena potencia o viceversa) Desactivación automática del arrancador (en condiciones de lámpara averiada) Es capaz de detectar los siguientes incidencias: o Lámpara en corto circuito Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 87 / 164

88 o Lámpara averiada o Condensador con capacidad inadecuada o Lámpara parpadeante (envejecida) o Ausencia de corriente en el equipo o Fusible averiado Figura 24. Equipo de telegestión instalado en un punto de luz - Equipo que gobierna las lámparas de las líneas conectadas al armario Este equipo controla y gestiona el funcionamiento de las lámparas asociadas al centro de mando. Las principales características de este equipo son: La comunicación con los equipos instalados en los puntos de luz se realiza por la misma línea de Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 88 / 164

89 alimentación, por onda portadora. No se necesita ningún cableado adicional. Se puede introducir la programación que se desee que realice con las lámparas que tiene asociadas. Realiza un diagnóstico ininterrumpido de cada una de ellas para conocer en todo momento su estado y si tienen cualquier incidencia. Lleva incorporado un reloj astronómico que calcula la curva solar real en base a las coordenadas geográficas introducidas. A partir de esta curva patrón se pueden definir 3 horarios diferentes de encendido y apagado de la instalación al completo o de parte de ella. Es capaz de gestionar hasta 255 lámparas por cada armario. Dispone de memoria interna hasta 2500 eventos. Gestiona los comandos de ON/OFF o de cambio de nivel del balasto en cada lámpara. Dispone de 16 entradas digitales para controles externos. Cada una de estas entradas se puede asociar a un grupo de lámparas o una salida de colector abierto. Dispone de 1 salida de relé para encendido instalación. Dispone de 6 salidas de colector abierto para asociar a relés y gestionar la conexión o desconexión de otros equipos. Controles sobre la tensión de la red (fallo de red, sobre-soto tensión). Se le pueden programar hasta 3 números telefónicos diferentes para avisos de emergencia mediante mensajes SMS personalizables por el gestor. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 89 / 164

90 Permite dividir las lámparas asociadas hasta 7 grupos para poder hacer una gestión de encendido/apagado o reducción de flujo diferenciada. Figura 25. Equipo de telegestión instalado en un centro de mando - El servidor central El Servidor comunica de forma automática con los equipos situados en el centro de mando una vez al día por defecto o en la periodicidad que se desee. También de forma manual podemos contactar en cualquier momento y tantas veces como deseemos, descargando los eventos y el estado de las lámparas y de los equipos conectados a ellas. Este servidor es de uso exclusivo para la telegestión del alumbrado. Se puede acceder al servidor desde cualquier PC conectado a él por LAN/Intranet si está en una red local Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 90 / 164

91 o a través de Internet si se ha conectado a la red mediante una IP pública (debe ser fija) ILUMINACIÓN ESPECIAL Alumbrado deportivo Requiere que se obtenga una perfecta visibilidad del juego, cuando haya espectadores, e incluso una perfecta retransmisión de imágenes por televisión. Los niveles de iluminancia requeridos son los siguientes: Alumbrado deportivo Nivel de iluminancia (lux) Interior Exterior Entrenamiento Atletismo Competición Retransmisión TV Entrenamiento Tenis Competición Retransmisión TV Entrenamiento 300 Fútbol Competición 500 Retransmisión TV Entrenamiento Baloncesto Competición Retransmisión TV Tabla 27: Niveles de iluminancia en alumbrado deportivo Las lámparas utilizadas normalmente en alumbrado deportivo son: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 91 / 164

92 Fluorescentes, para alturas de montaje bajas. Vapor de mercurio alta presión, halogenuros y vapor de sodio a alta presión. Incandescentes halógenas en instalaciones de uso esporádico. Inducción, en puntos de difícil acceso debido a su larga duración. Figura 26. Iluminación espacio deportivo. Fuente: Philips Ligthing Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 92 / 164

93 2 CLIMATIZACIÓN Y AGUA CALIENTE SANITARIA (ACS) 2.1 CONCEPTOS BÁSICOS La función de los equipos de climatización es acondicionar el ambiente del hogar a una temperatura y humedad adecuada. Por regla general, en todos los hogares hay un sistema de calefacción y dependiendo de la zona climática en la que se ubique, también puede haber equipos de refrigeración. El consumo de estos equipos viene determinado por la demanda térmica del edificio, que depende, a su vez, de los siguientes factores: Aislamiento del edificio Otros elementos como: o Factores climáticos: radiación solar, influenciada también por las sombras generadas por edificios colindantes o Electrodomésticos, ordenadores o televisores que disipan calor. o Sistemas de iluminación, sobre todo con lámparas incandescentes que emiten mucho calor o Personas presentes en la estancia Estos factores afectan directamente al calor que deben aportar o extraer, según el caso, los equipos de climatización para ofrecer un estado de confort en la estancia. A continuación se muestra un esquema para ambos casos, donde Q es el calor: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 93 / 164

94 Por tanto, la demanda de calefacción es: Q necesario = Q conducción + Q infiltración (Q radiación + Q ocupación + Q equipos + Q iluminación ) Y en el caso de la refrigeración: Q necesario = Q conducción + Q infiltración + Q radiación + Q ocupación + Q equipos + Q iluminación La presencia de personas junto con el funcionamiento de los sistemas de iluminación y otros equipos, genera un cierto calor que disminuye la demanda energética y, por tanto, el consumo en invierno; por el contrario en verano esto incrementa la demanda de refrigeración del hogar. En general este calor es pequeño en el caso de un hogar y no influye excesivamente en el consumo de los equipos. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 94 / 164

95 Lo que afecta en mayor medida al funcionamiento del sistema de climatización son las pérdidas o ganancias de calor que se producen a través de la envolvente del edificio, por conducción (a través de los materiales constructivos) y por infiltración (a través de los huecos de puertas, ventanas, etcétera). Para analizar estas infiltraciones, como se vio en el bloque anterior de auditorías, se utilizan las imágenes termográficas. Por lo tanto, es muy importante que el edificio tenga un buen aislamiento para reducir el consumo en climatización. Por supuesto, resulta muy importante el valor de temperatura a la que el usuario regula los equipos. El Instituto para la Diversificación y ahorro de energía (IDAE) recomienda unos niveles de temperatura que satisfacen perfectamente un estado de confort del usuario, produciéndose un consumo eficiente de los equipos: En invierno: 21 ºC En verano: 26 ºC El IDAE estima que el consumo de los equipos de refrigeración en verano, aumenta un 8 % por cada grado que se reduzca esta temperatura de referencia (26 ºC). Y un 7 % en calefacción por cada grado que se incremente en invierno por encima de los 21 ºC. Un caso habitual de regulación de temperatura en cualquier hogar, puede ser mantener la calefacción a 24 ºC en invierno y 22 ºC en verano. En ese caso el consumo es: En invierno: (24-21) X 7 = 21 % más de consumo, respecto a la temperatura recomendada por el IDAE. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 95 / 164

96 En verano: (26-22) X 8 = 32 % más de consumo, respecto a la temperatura recomendada por el IDAE. Por tanto, ajustando la temperatura a estos valores, se puede reducir de forma notable el consumo en climatización del hogar ELEMENTOS DE CONSUMO DE ENERGÍA En primer lugar en los equipos de climatización es necesario distinguir dos tipos de potencias: Potencia nominal: es la potencia que consume el equipo, ya sea eléctrica o térmica por medio de algún combustible (gasóleo, gas, etcétera). Se mide en kilovatios (kw). Potencia útil: es la potencia calorífica o frigorífica que son capaces de transferir al ambiente los equipos. También se mide en kilovatios (kw). El rendimiento de un equipo de climatización es el cociente entre la potencia útil y la potencia nominal. Además el consumo de energía de los equipos también depende de: Tiempo de uso. De forma análoga a los sistemas de iluminación, es el número de horas que permanecen encendidos los equipos. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 96 / 164

97 Factor de uso. Los equipos de climatización trabajan para mantener el ambiente a una determinada temperatura establecida. Una vez alcanzada dicha temperatura, los equipos siguen encendidos pero en stand-by hasta que empiece a subir o bajar la temperatura. Por ello, en el cálculo del consumo energético se debe aplicar una corrección que se estima en base a un estudio energético y que se denomina factor de uso. Su valor oscila entre 0 y 1. El consumo energético de un equipo de climatización es el producto de la potencia nominal por el tiempo de uso y por el factor de uso. Consumo energético = Potencia nominal x (tiempo uso x factor de uso) 2.2 SISTEMAS DE CALEFACCIÓN Y ACS CALEFACCIÓN Los sistemas de calefacción se componen de: Sistema de producción del calor Sistema de distribución Unidades terminales Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 97 / 164

98 2.2.2 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE CALOR Y ACS Calderas El sistema más común de producir calor son las calderas. Éstas son dispositivos donde entra el agua fría procedente de la red de suministro y se calienta a partir del calor liberado en el proceso de combustión del quemador. Figura 27. Esquema de funcionamiento de una caldera Cuando el consumo es continuado existe un acumulador donde se mantiene la inercia térmica del agua caliente, para abastecer en el momento de la demanda. La temperatura de salida del agua de la caldera dependerá del tipo de unidad terminal hacia el que va dirigido. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 98 / 164

99 Figura 28. Esquema de funcionamiento de una caldera con acumulador En el proceso de combustión de la caldera se liberan unos gases de escape, estos gases de escape tendrán unas características u otras en función del tipo de combustible que se utilice. Los combustibles más utilizados son: el gasóleo, el gas natural y la biomasa: Combustible Poder calorífico Factor de emisiones Gasóleo Medio Alto Gas natural Alto Medio Coste Medio Bajo Biomasa Bajo Neutro 1 Alto Tabla 28: Propiedades de los distintos combustibles El gasóleo es un combustible, que además de contaminante por las emisiones de SOx, y NOx que genera, es una fuente emisora de COVs. Su precio es elevado en comparación con otros combustibles. El carbón es más barato que el petróleo pero aún más contaminante, por lo que debe evitarse su uso. Además según establece el RITE, a partir del 1 de enero de 2012 estará prohibido su uso como combustible en calderas de edificios. 1 En realidad estas emisiones no son neutras, pero se consideran neutras porque se supone que estas emisiones de CO 2 han sido fijadas durante el proceso de crecimiento de las plantas que dan lugar a esta biomasa. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 99 / 164

100 El gas natural es un combustible de bajo coste y con un poder calorífico muy alto. Emite aproximadamente un 25% menos de CO 2 que el gasóleo y alrededor de un 50% menos que el carbón. Además no emite gases ácidos (SOx, y NOx), aunque una mala gestión de las conducciones puede generar fugas de CH 4 con un poder de efecto invernadero mucho mayor que el CO 2. El mayor inconveniente del gas natural como combustible puede ser la falta de redes de abastecimiento en la zona donde se pretenda implantar su uso. Como alternativa a estos combustibles se está empezando a utilizar, cada vez más, la biomasa por tratarse del más ecológico de todos (siempre y cuando su producción y explotación se haga de forma sustentable). En función de la tecnología que utilizan, se distinguen tres tipos de calderas: Calderas convencionales: no presentan rendimientos muy elevados, entre el 80 % y el 90 % (Fuente: WWF) funcionan con agua de retorno a altas temperaturas. Calderas de baja temperatura: son capaces de adaptar la temperatura de funcionamiento a las necesidades reales de cada momento. Presentan mejores rendimientos que las convencionales, en torno al 95 % (Fuente: WWF). Calderas de condensación: están diseñadas para condensar permanentemente una parte importante del vapor de agua contenido en los gases procedentes de la combustión. Al descender la temperatura por debajo del punto de rocío del agua, ésta condensa desprendiendo calor al cambiar el agua de fase (calor latente o de vaporización). Sólo Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 100 / 164

101 pueden funcionar con gas natural y tienen rendimientos superiores al 100 % SISTEMAS ELÉCTRICOS Estos sistemas eléctricos son: Para producción de agua caliente sanitaria: Calderas eléctricas, utilizadas en ACS, cuya tecnología consiste en hacer pasar corriente por una resistencia eléctrica y utilizar el calor desprendido (conocido como efecto joule) en calentar el agua que circula por su interior. Para calefacción: La bomba de calor: es un equipo autónomo, en el que se produce, distribuye y transmite el calor. En muchos casos está configurado solamente para la producción de frío, pero también existen equipos reversibles, capaces de producir frío y calor simultáneamente. En el caso de la calefacción tiene el inconveniente de funcionar con bajo rendimiento cuando la temperatura es muy baja, por lo que en determinadas zonas se trata de un sistema muy ineficiente. Estos equipos se basan en el sistema de expansión directa o compresión: es un proceso mediante el cual se obtiene calor a partir del consumo de energía eléctrica, que se emplea en realizar un trabajo mecánico. Se basa en la utilización de un fluido que tiene como propiedad una alta sensibilidad para aumentar o disminuir su temperatura al aumentar y disminuir la presión, y viceversa. El proceso se divide en cuatro fases: 1. El fluido refrigerante pasa por la unidad exterior a una temperatura inferior al ambiente y absorbe el calor hasta evaporarse. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 101 / 164

102 2. En el compresor se eleva la temperatura y presión del fluido, que pasa a estado gaseoso. 3. En la unidad interior el fluido, que viene caliente, cede calor al ambiente pasando a estado líquido. De esta forma se calienta la estancia. 4. El fluido, en estado líquido pero todavía a alta presión, se expande en una válvula donde se reduce su presión y su temperatura nuevamente. Figura 29. Esquema de funcionamiento de una bomba de calor En definitiva el consumo energético corresponde al funcionamiento del compresor, y éste es considerable. El rendimiento del sistema es: el calor obtenido, entre el consumo del compresor, que es lo que se aporta. Se denomina COP y su valor, a diferencia del resto de rendimientos, supera la unidad. Esto es porque es un rendimiento práctico, que no tiene en cuenta el calor absorbido del exterior, puesto que es gratuito. Esto se debe a que el intercambio de Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 102 / 164

103 energía con el aire exterior no implica ningún coste energético ni económico. Si dicho calor se añadiese al trabajo del compresor como otro consumo, entonces el rendimiento si sería inferior a la unidad, como corresponde. Pero en la práctica no tiene sentido. Su valor en equipos convencionales oscila entre 1,5 y 2,5. Rendimiento del sistema (COP) = Calor obenido Consumo del compresor Resistencias eléctricas: también conocidos como radiadores eléctricos. Consisten en una resistencia eléctrica que genera el calor por el efecto de Joule, y transmite este calor por convección al aire ambiente. Estos radiadores pueden tener válvulas termostáticas que regulan la temperatura que se pretende conseguir. En general, los sistemas eléctricos son poco eficientes en comparación a los que utilizan otro tipo de combustibles. La razón es que la electricidad conlleva un eslabón de producción, transporte y distribución en el que se producen grandes pérdidas. Por lo tanto, la energía eléctrica que utilizan los equipos (denominada energía final) es tan sólo una parte, aproximadamente el 25 % de la energía eléctrica original que se produce, conocida como energía primaria 2. (Fuente: IDAE). Existen bombas de calor de última tecnología con altos rendimientos, que van de 2,5 a 3,5. O incluso la bomba de calor geotérmica, de la que se hablará en el capítulo de instalaciones especiales, que puede alcanzar hasta un rendimiento de 5. 2 En relación con el caso práctico del bloque de introducción (Energía primaria/energía Final) Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 103 / 164

104 Figura 30. Bomba de calor Las unidades de producción de una vivienda se pueden clasificar bajo las siguientes configuraciones: Unitarios: un equipo ubicado en una habitación, encargado de calentar la misma. Por ejemplo una bomba de calor en el salón. Individuales: sistema generador de calor que da servicio a través de diversas unidades terminales (radiadores) a toda una vivienda. Centralizado: una caldera de gran tamaño que produce agua caliente que se distribuye a un bloque de viviendas completo para dar servicio de calefacción. En multitud de viviendas se utilizan elementos individuales con el propósito de independizar las necesidades de calefacción en cada una. Sin embargo, los sistemas centralizados tienen mayor eficiencia, ya que el rendimiento energético de una caldera de gran tamaño es mayor que el rendimiento global de muchas calderas pequeñas. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 104 / 164

105 Dentro de los sistemas centralizados, se distingue el sistema centralizado para edificio, que es el que se acaba de describir, y sistema centralizado para barrio (district heating). Éste último es un sistema cuya fuente de calor, que puede estar formada por una o varias calderas, alimenta a una red de distribución para dar servicio a diversos bloques. De esta manera, se obtiene un rendimiento global mayor por el factor de escala comentado anteriormente. Existe otro sistema de calefacción con alta eficiencia energética que está ganando presencia y que es una aplicación idónea para una instalación solar térmica, como se comentó en el capítulo de energías renovables, que es el suelo radiante: consiste en un entramado de tuberías de material plástico que va por debajo del suelo, por donde circula el fluido caliente procedente del sistema de producción. Éste transfiere el calor a la habitación, abarcando toda su superficie y de abajo hacia arriba, que es el modo natural en que éste se transmite, haciéndolo un sistema muy eficiente. Por lo tanto, se puede calentar menos el agua que circula por las tuberías en comparación con otro tipo de sistema, lo cual lo hace compatible con el uso de la energía solar térmica. Figura 31. Instalación de suelo radiante para calefacción Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 105 / 164

106 2.2.4 SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN Un sistema de distribución se compone de un conjunto de bombas y red de tuberías que conducen el agua caliente desde la salida del sistema de producción hasta las unidades terminales. En el caso de edificios de carácter administrativo (edificios de oficinas), existen unas unidades de tratamiento del aire llamadas UTAs o climatizadoras. Estas climatizadoras son dispositivos que toman aire del exterior a través de un filtro, e intercambian calor entre el agua caliente y dicho aire en una batería de calor. El aire tratado es impulsado por un ventilador a través de conductos de aire, hacia las unidades terminales. Al igual que las bombas de calor, estos equipos también sirven para distribuir frío, si el agua que les llega procede de un sistema de producción de frío. Figura 32. Esquema de una climatizadora Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 106 / 164

107 2.2.5 UNIDADES TERMINALES Estas unidades son equipos por donde circula el agua caliente procedente del sistema de producción, y estas unidades terminales transmiten el calor al aire. Este proceso se denomina convección. Estos equipos son generalmente los radiadores. Figura 33. Unidad terminal, tipo radiador Pero existen otros dispositivos usados en edificios administrativos: Fancoils: impulsan el aire caliente procedente de las UTAs al ambiente, mediante un pequeño ventilador, transfiriéndole el calor necesario. Los dos tipos más característicos son tipo Split, instalados en la pared, o fancoil tipo cassette, que son los fancoil de techo con forma cuadrada normalmente. Conductos sin impulsión: en estos dispositivos, el aire caliente sale directamente de los conductos sin ventilador de impulsión. Existen además sistemas independientes que no tienen sistemas de distribución y aparatos terminales, éstos son los equipos autónomos. Se utilizan para dar servicio a zonas determinadas que no están climatizadas mediante el sistema central como puede ser una sala de seguridad dentro de un edificio administrativo. Existen dos tipos: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 107 / 164

108 Sistemas eléctricos por efecto Joule: su principio de funcionamiento se basa en la ley de Joule. Al hacer pasar corriente por una resistencia eléctrica, se desprende calor que se utiliza como calefacción. Por ejemplo, un radiador eléctrico o convector. Son sistemas que suelen utilizarse de forma aislada en alguna sala y son ineficientes. También se conocen como aerotermos. Bomba de calor: es un equipo que utiliza energía mecánica para producir energía térmica en forma de calor. Descrito anteriormente. 2.3 SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN Los sistemas de refrigeración también se componen de: Un sistema de producción de frío Un sistema de distribución SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE FRÍO Enfriadora o central de frío: es un sistema similar al de la bomba de calor pero en este caso para obtener frío. Además, se diferencia de la bomba de calor en que el frío no se transmite directamente al ambiente, sino a un fluido de un circuito secundario, para dirigirse posteriormente a un sistema de distribución. El proceso que describe el fluido refrigerante consta de cuatro fases: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 108 / 164

109 1. El fluido refrigerante que se encuentra a baja temperatura absorbe el calor del fluido del circuito secundario, pasando a estado gaseoso y baja presión en la unidad interior. El fluido del circuito secundario ya frío, se dirige a UTAs en el caso de ser agua o a conductos de aire en el caso de ser aire. 2. El fluido refrigerante entra al compresor, de donde sale todavía en estado gaseoso pero a alta presión y alta temperatura. 3. El fluido refrigerante, como consecuencia de su elevada temperatura, cede calor, pasando a estado líquido y reduciéndose notablemente ésta, en la unidad exterior. Este calor puede cederlo al aire o al agua en torres de refrigeración. En este caso el fluido refrigerante circula caliente por una batería de tubos y se enfría por el agua que se deja caer de la torre de refrigeración a través de pulverizadores que dan lugar a un aire húmedo (mezcla de aire + agua) que absorbe notablemente el calor. Figura 34. Torre de refrigeración 4. El fluido, en estado líquido pero todavía a alta presión, se expande en una válvula donde se reduce su presión y su temperatura nuevamente. De esta manera, una vez calentado el fluido refrigerante por el fluido del circuito secundario, vuelve a enfriarse, y lo hace cíclicamente para Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 109 / 164

110 cumplir con el proceso de refrigeración mientras que el equipo permanezca en funcionamiento. Aire: ventiladores para refrigerar EXTERIOR Q 2 Agua: Torres de refrigeración EER= Q 1 / W VÁLVULA COMPRESOR T T P P W INTERIOR Q 1 Aire: conductos de aire Agua: UTA Figura 35. Esquema de una enfriadora Según esto se distinguen tres tipos de enfriadoras con algunas diferencias: Tipos de enfriadora Características Aire-aire Aire-agua Agua-agua Circuito secundario No necesitan Formado por tuberías de agua en la salida de frío para canalizar el agua fría producida hacia una UTA Constituido por torres de refrigeración y tuberías para el agua fría Rendimiento Bajo Medio Alto Problemas para el usuario No presentan No presentan Tienen riesgo de provocar legionela Tabla 29: Propiedades de los diferentes tipos de enfriadoras Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 110 / 164

111 2.3.2 SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN Es el sistema de tuberías que transporta el agua fría a unidades de tratamiento de aire, llamadas UTAs: en este caso el intercambio se produce entre el aire exterior y el agua fría procedente de la producción de frío del sistema de refrigeración UNIDADES TERMINALES Son los equipos encargados de transmitir el calor al ambiente, que se denominan fancoil: impulsan el aire frío procedente de las UTAs al ambiente, mediante un pequeño ventilador, transfiriéndole el calor necesario. Los dos tipos más característicos son: Split: son los fancoil instalados en la pared, que producen un chorro horizontal hacia la sala. Cassette: son los fancoil de techo con forma rectangular, que producen un chorro en dirección vertical hacia la sala. En refrigeración también existen sistemas independientes que no tienen sistemas de distribución y aparatos terminales, estos son los equipos autónomos. Se utilizan para dar servicio a zonas concretas que no están climatizadas mediante un sistema central, como puede ser una sala donde se encuentre el CPD del edificio. El equipo autónomo en refrigeración es la bomba de calor, que suele dar también servicio de calefacción. Bomba de calor: como se ha comentado anteriormente la bomba de calor es normalmente reversible y el ciclo que describe el fluido Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 111 / 164

112 refrigerante en refrigeración es análogo al del caso de la calefacción y muy similar al de la enfriadora. Consta de cuatro fases: 1. El fluido refrigerante que se encuentra a baja temperatura absorbe el calor del ambiente, pasando a estado gaseoso y baja presión en la unidad interior. De esta forma se refrigera la estancia. 2. El fluido entra al compresor de donde sale todavía en estado gaseoso pero a alta presión y alta temperatura. 3. El fluido, como consecuencia de su elevada temperatura, cede calor al ambiente, pasando a estado líquido y reduciendo su temperatura en la unidad exterior. 4. Este fluido, en estado líquido pero todavía a alta presión, se expande en una válvula donde se reduce su presión y su temperatura nuevamente. De esta manera, una vez calentado el fluido por el aire del ambiente, vuelve a enfriarse, y lo hace cíclicamente para cumplir con el proceso de refrigeración mientras que el equipo permanezca en funcionamiento. Figura 36. Sistema de expansión directa o por compresión para la refrigeración Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 112 / 164

113 2.4 SISTEMAS DE VENTILACIÓN Los sistemas de ventilación son los encargados de la renovación continua de aire de las diferentes estancias de un edificio. En general existen tres tipos de ventilación: Natural: tiene lugar como consecuencia de la apertura de puertas y ventanas. Mecánica: tiene lugar a través de extractores que succionan el aire de la sala para expulsarlo al exterior. Híbrida: es una combinación de los dos tipos anteriores. El caudal a renovar está estipulado según normativa (R.I.T.E.) y varía en función del tipo de estancia. Por ejemplo, en servicios tiene un valor relevante, que es de 15 litros de aire por segundo. Los equipos de climatización (fancoils) impulsan aire a la habitación y parte del aire de la misma sale mediante extractores. Dependiendo de la cantidad de aire impulsado y aire extraído en la sala, existen dos casos: Presión positiva: tiene lugar cuando el aire impulsado es mayor que el aire extraído. En ese caso el aire exterior no entra a la sala Figura 37. Esquema de climatización con presión positiva Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 113 / 164

114 Es típico en quirófanos u otros lugares donde sea de vital importancia una atmósfera limpia, evitando entrada de bacterias, etc. Presión negativa: tiene lugar cuando el aire impulsado es menor que el aire extraído. En ese caso el aire exterior tiende a entrar a la sala. Figura 38. Esquema de climatización con presión negativa Este es el caso habitual en los edificios de la Administración y en general del sector terciario y viviendas. Existen sistemas de ventilación que recirculan el aire extraído y lo conducen a la unidad de tratamiento de aire o climatizadora, controlados mediante sondas de temperatura, humedad y calidad del aire: Figura 39. UTA con recirculación de aire Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 114 / 164

115 2.5 AGUA CALIENTE SANITARIA (ACS) El agua caliente sanitaria es el sistema que se encarga de calentar y distribuir a los correspondientes puntos de consumo el agua a temperatura ambiente procedente de la red de suministro. La aplicación del agua caliente sanitaria en un edificio se encuentra fundamentalmente en los aseos o servicios y en las cocinas, para satisfacer las necesidades energéticas de equipos tales como lavavajillas, grifos de cocina, etcétera. Para los sistemas de agua caliente sanitaria existen dos opciones: 1. El agua caliente sanitaria forma parte del sistema de calefacción: en este caso todo lo comentado a nivel de sistemas de producción y sistemas de distribución para calefacción, es aplicable al agua caliente sanitaria. La diferencia es que en vez de ser conducida a unidades terminales transmisoras de calor, se dirige a los diferentes puntos de consumo de agua del edificio: grifos y duchas. 2. El agua caliente sanitaria es independiente del sistema de calefacción: el agua caliente en este caso se obtiene de un calentador. Se distinguen los siguientes tipos: Calentador de paso: calientan el agua cuando detectan un paso de corriente, permaneciendo apagados y, por tanto, sin consumir, cuando no existe demanda. Pueden ser: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 115 / 164

116 o De gas: utilizan una llama para calentar el agua al paso por un intercambiador de calor. Figura 40. Calentador de gas o Sistema eléctrico: calientan el agua a su paso por efecto joule. Figura 41. Calentador eléctrico Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 116 / 164

117 Los calentadores de gas tienen mayor capacidad que los eléctricos, pero éstos tienen la ventaja de poder instalarse en sitios cerrados, ya que no requieren ventilación. Calentador de acumulación: estos sistemas acumulan el agua para calentarla a la temperatura regulada por el termostato. Esto hace que puedan suministrar el agua a una temperatura constante a todos los puntos de consumo, sin que se produzcan variaciones al abrir varios grifos a la vez. Existen calentadores de este tipo para multitud de volúmenes diferentes en función de las necesidades y al igual, que los de paso, pueden ser eléctricos o de gas. Aquí se muestra el ejemplo de un calentador de acumulación eléctrico: Figura 42. Calentador eléctrico con acumulador Y por último, existe otro sistema, que es una instalación de energía solar térmica para producción de agua caliente sanitaria. El modo de funcionamiento es idéntico que para que dar servicio de calefacción. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 117 / 164

118 El Código Técnico de la Edificación (CTE) obliga para los edificios de nueva construcción a que al menos el 30 % de la demanda energética de agua caliente sanitaria se satisfaga con un sistema de energía solar térmica. 2.6 MEDIDAS DE AHORRO Y EFICIENCIA ENERGÉTICA EN CLIMATIZACIÓN Y ACS AHORRO DE ENERGÍA EN LA CLIMATIZACIÓN Las medidas de ahorro energético en climatización pueden enfocarse desde tres puntos de vista: 1. Disminuir la demanda energética del edificio 2. Aumentar el rendimiento de los equipos empleando aparatos eficientes en calefacción, refrigeración y ventilación 3. Adoptar hábitos responsables de uso por parte del usuario Ejemplos de medidas encaminadas a disminuir las pérdidas por conducción: Incluir un buen material aislante en la composición de los cerramientos exteriores del edificio. Poner ventanas de doble acristalamiento, o ventanas dobles y carpinterías con rotura de puente térmico. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 118 / 164

119 Figura 43. Ventanas de tipo climalit, con doble acristalamiento Una medida interesante para reducir las pérdidas por infiltración. - Colocar burletes en puertas y ventanas Figura 44. Burletes para ventanas Otras medidas recomendables: - Aislar adecuadamente la red de tuberías de distribución: reduce notablemente las pérdidas de calor en el transporte del fluido refrigerante o calo-portador. - Usar protecciones solares para las ventanas: reducen el calor interior de los edificios en verano debido a la incidencia del sol, obteniéndose ahorros hasta de un 28 % en los equipos de refrigeración (Fuente: WWF Adena). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 119 / 164

120 - Utilizar elementos de sombreamiento: consiste en instalar toldos motorizados y regulables en el exterior del edificio, para controlar la cantidad de luz natural que incide. De esta forma se consiguen ahorros en los equipos de refrigeración entre un 15 % y un 20 % (Fuente: WWF Adena). - Utilizar equipos, tales como ordenadores, impresoras, luminarias, eficientes disminuyendo el consumo por radiación, para así reducir el consumo de los equipos de refrigeración. Medidas para aumentar el rendimiento de los equipos empleando aparatos eficientes En calefacción Cambio de caldera convencional por caldera de baja temperatura o de condensación. Dependiendo del rendimiento de la caldera actual, esta medida puede ofrecer ahorros entre un 15 y un 60 %, por lo que se amortiza rápidamente, a pesar de su elevado coste. Cambio de caldera de carbón o gasóleo, por caldera de gas natural, gracias al cual se reduce notablemente la contaminación atmosférica, ya que emite un 25 % menos de emisiones de CO 2. Y debido al bajo coste del gas, puede ofrecer ahorros del 30 % (Fuente: IDAE). En este cambio está sujeto a la disponibilidad de abastecimiento de gas natural, ya que las redes de distribución no llegan a todas partes. Instalar válvulas termostáticas: son dispositivos mecánicos que permiten al usuario ajustar los equipos a una temperatura determinada. Lo que hacen es regular el paso del fluido (caliente y frío) mediante diferentes Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 120 / 164

121 niveles de apertura de las mismas, en función de la temperatura que detecten mediante la sonda de temperatura que incorporan. Implantar un sistema de zonificación: consiste en dividir por zonas la instalación y controlar los equipos de climatización. En cada zona se instala una rejilla motorizada y un termostato digital que analiza la temperatura y según corresponda, activa la apertura o cierre de las rejillas para dejar pasar el aire caliente o frío, según la necesidad. Estos sistemas permiten: o Obtener temperaturas diferentes para cada zona con un único sistema de climatización, ofreciendo ahorros hasta del 50 % de la potencia instalada (Fuente: Creara). o Implantar sistemas de regulación y control: permiten controlar y zonificar el apagado / encendido de los equipos y el valor de temperatura, de forma que el consumo se ajuste a las necesidades reales del edificio. Y por último, una medida de gran interés energético actualmente aunque no se puede considerar una medida de ahorro y eficiencia energética, ya que se trata de la sustitución de energía fósil por energía renovable: Instalar un sistema de solar térmica para calefacción: permite abastecer una parte de la demanda de energía ofreciendo importantes ahorros y reduciendo notablemente la contaminación. En refrigeración Sustitución de bombas de calor convencionales por bombas de calor de alto rendimiento, o bombas geotérmicas, con lo que se pueden obtener ahorros de un valor alrededor del 20 % (Fuente: WWF). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 121 / 164

122 Instalación de un sistema de Freecooling: consiste en utilizar la capacidad de refrigeración del aire para enfriar el aire interior de una sala. Las climatizadoras permiten la entrada de aire exterior durante la primavera y el invierno o incluso en verano durante las primeras horas de la mañana para impulsarlo al recinto disminuyendo el consumo del compresor de la enfriadora o bomba del calor. Se pueden conseguir ahorros hasta un total del 18 % (Fuente: WWF). Instalación de válvulas termostáticas que regulen la temperatura, igual que en el caso de la calefacción. Implantar un sistema de zonificación en conjunto con un sistema de regulación y control, igual que en el caso de la calefacción. En ventilación Instalar un recuperador entálpico en las unidades de tratamiento de aire: aprovecha el calor del aire extraído para transmitírselo al aire impulsado, aumentando el rendimiento del sistema. Existen dos tipos: o Líquido-aire o Aire-aire Las medidas para adoptar hábitos de uso responsable En caso de que los equipos se manipulen manualmente, regular la temperatura según la recomendación del IDAE (21 ºC en invierno y 25ºC en verano). Ésta es una medida complementaria de la instalación de válvulas termostáticas. Evitar pérdidas de calor mediante la apertura de puertas y ventanas. Ejercer un mantenimiento preventivo de los equipos gracias a la limpieza de los filtros de los equipos y cuidar el aislamiento de los mismos. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 122 / 164

123 Con estas medidas se pueden obtener importantes ahorros, sin suponer inversión económica MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO EN AGUA CALIENTE SANITARIA En primer lugar, si el agua caliente sanitaria no es un sistema independiente, sino que forma parte del sistema de producción de calor (calefacción más agua caliente sanitaria) se le pueden aplicar las mismas medidas de calefacción, relacionadas con: Aumento del rendimiento de los equipos, a través de utilización de calderas de alta eficiencia. Mejora del aislamiento del sistema de distribución de agua caliente sanitaria. Instalación de placas solares térmicas para como apoyo a un sistema de caldera. Además como ya se indicó anteriormente, el RITE ya lo exige para edificios de nueva construcción. SISTEMA DE CONTROL RADIACIÓN SOLAR SISTEMA DE ENERGÍA AUXILIAR (caldera) COLECTORES SOLARES INTERCAMBIADOR DE CALOR SISTEMA DE ACUMULACIÓN Figura 45. Esquema de una instalación de ACS por medio de placas solares Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 123 / 164

124 Además existen otras medidas enfocadas a reducir el gasto energético actuando directamente sobre los puntos de consumo: Se puede reducir el caudal y temperatura del agua: primeramente utilizando equipos eficientes. Ejemplos: o Grifos con pulsador o Detectores de manos o Perlizadores: son elementos que dan lugar a una mezcla de agua y aire, disminuyendo el caudal y manteniendo la presión. Esta medida consigue ahorros hasta del 40 % (Fuente: Creara) O también se pueden adoptar hábitos eficientes de uso, tales como: No alargar la duración de la ducha Cerrar el grifo cuando no se necesita agua Regular el dispositivo de control de temperatura del sistema de ACS, la cual debe estar entre 37 ºC y 42 ºC Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 124 / 164

125 3 EQUIPOS 3.1 CONCEPTOS BÁSICOS Algunos ejemplos serían los equipos ofimáticos, las escaleras mecánicas, los ascensores o los electrodomésticos. En general se incluyen dentro de la categoría de equipos todos aquellos elementos de consumo que no se engloban dentro de los sistemas de iluminación, climatización y ACS. La mayor parte de los equipos están fabricados a partir de materias primas difíciles de obtener y con un notable gasto de energía. Además utilizan componentes muy contaminantes para su funcionamiento, tales como baterías, aceites, etcétera, que cuando finaliza su vida útil, provocan una peligrosa acumulación de residuos. Dichos residuos deberían ser gestionados peligrosos por un gestor autorizado, en el caso de empresas; y llevados a un punto limpio en el caso de un domicilio particular (en estos casos el electrodoméstico puede ser gestionado por la empresa que instala el nuevo equipo). Por tanto, el consumidor debe buscar una estrategia para reducir la acumulación de residuos, evitando por ejemplo la compra de aquellos aparatos que no sean estrictamente necesarios, ya que inevitablemente acabarán convirtiéndose en residuos. Por otra parte, a la hora de acceder a la compra de equipos es importante informarse sobre el consumo y eficiencia energética de los mismos. Para facilitar esta tarea se ha elaborado una etiqueta que nos indica la categoría energética del equipo. Esta etiqueta ya se aplica a electrodomésticos o bombillas. Hay 7 tipos o clases, desde la A para los más eficientes, hasta la G, para los menos eficientes, siendo la D la clase referencial. El consumo de una difiere con el de otra en torno a un 10 % - 15 %, y cada clase indica el consumo Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 125 / 164

126 de un electrodoméstico en función de un equipo del mismo tipo y de la clase D, que es la clase referencial. Clase energética Consumo de energía (respecto a la clase D) Nivel de consumo A++ A+ < 30 % % Muy bajo A B C % % 75 % - 90 % Bajo D E % 100 % % Medio F G % > 125 % Alto Tabla 30: Categoría energética de los equipos 3.2 EQUIPOS EN UN ENTORNO DOMÉSTICO Y ADMINISTRATIVO CONSUMO DE ENERGÍA Al igual que los sistemas de iluminación y de climatización, el consumo de energía es igual al producto de la potencia nominal del equipo (la potencia nominal suele figurar en una placa o pegatina adherida al equipo), por el producto del factor de utilización por el tiempo de utilización. Consumo de energía = Potencia nominal x (factor de carga x tiempo de utilización) El problema que se presenta en los equipos de cara al análisis de su consumo, es que funcionan con diferentes niveles de potencia. Sólo consumen la potencia nominal cuando están en funcionamiento. Pero a pesar de no estar siempre en funcionamiento, permanecen constantemente enchufados, consumiendo una determinada cantidad de energía (en stand-by). A este consumo se le denomina consumo fantasma y es el responsable de un Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 126 / 164

127 porcentaje considerable respecto al consumo total de una instalación. Además se produce un acortamiento de la vida útil del equipo. Por tanto, para estimar el consumo energético real de los equipos debe aplicarse lo que se conoce como factor de carga: es un indicador numérico que tiene en cuenta el tiempo que realmente se utiliza el equipo. este factor de carga se obtiene al dividir el consumo de energía promedio, que se puede obtener a partir de un equipo analizador de consumo, entre el consumo de energía relativo a la potencia nominal. A modo de ejemplo se plantea el caso de equipos ofimáticos en un edificio con carácter administrativo: Un monitor de ordenador con las siguientes características: o Potencia nominal de 60 W y en stand-by del 10 W o Encendido 8 horas al día durante 240 días al año Si el monitor estuviera funcionando a potencia nominal: 60 x 8 x 240 = Wh = 115,2 kwh Sin embargo, se estima que habitualmente el monitor no está siendo utilizado durante dos horas de la jornada laboral, en las que pasa a modo stand by, por lo que el consumo real sería: (60 x 6 x 240) + (10 x 2 x 240) = Wh = 91,2 kwh Por lo tanto el factor de carga (FC) es: 91,2/115,2 = 0,8 Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 127 / 164

128 3.2.2 EQUIPOS OFIMÁTICOS El elemento de trabajo más importante en un edificio administrativo es el ordenador, además de otros equipos ofimáticos como impresoras, scanner o fotocopiadora. En la mayor parte de los edificios administrativos existe un CPD: centro de procesamiento de datos. En él se encuentran todos los recursos necesarios para el procesamiento de la información que se canaliza en el edificio. Figura 46. Centro de procesamiento de datos (CPD) En la oficina es frecuente tener encendido el ordenador o la impresora durante ciertos períodos sin que estén siendo utilizados. Por lo que el consumo de estos equipos está fuertemente ligado a los hábitos del usuario. Estos hábitos son los que determinan el factor de carga, por lo que de cara a hacer una auditoría, resulta muy interesante informarse de los hábitos de las personas que allí trabajan. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 128 / 164

129 La mayoría de equipos ofimáticos cuentan con la etiqueta energy star. Estos equipos detectan que no están siendo utilizados y pasan a un modo de bajo consumo, en el que utilizan aproximadamente el 15 % de la electricidad con respecto al modo normal de funcionamiento (Fuente: EOI). Sin embargo, este pequeño consumo sigue siendo innecesario. Se verán posteriormente qué medidas pueden adoptarse tanto por parte del usuario en concepto de prácticas, como en la adquisición de equipos eficientes ASCENSORES/ESCALERAS MECÁNICAS La función de los ascensores o las escaleras mecánicas es fundamentalmente el transporte de personas y en algunos casos el transporte de productos. Funcionan mediante el accionamiento de un motor eléctrico y pueden llevar distinta carga en función del peso que acepte la cabina o la escalera. El consumo de estos aparatos varía en gran medida en función del tamaño y es especialmente grande en el arranque, hasta 4 veces más de la potencia nominal, dando lugar a un importante pico de consumo. Además, son estos equipos los que más energía reactiva consumen. El consumo de energía reactiva derivará en un aumento en la factura eléctrica ya que se producen fuertes penalizaciones por el consumo de energía reactiva, como ya se explicó en el apartado de mercado eléctrico. Estas penalizaciones pueden ser de hasta 0, /kvarh cuando el cosᵠ<0,80. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 129 / 164

130 Existen dos tipos de ascensores: Eléctricos de tracción: se mueven por accionamiento de una polea mediante un motor eléctrico. El motor consume energía mientras el desequilibrio entre la cabina y el contrapeso sea desfavorable, pero no la consume cuando es favorable. Hidráulicos: en este caso el movimiento de la cabina se produce como consecuencia de la presión ejercida por un fluido, normalmente aceite, que es capaz de comprimirse y provoca el desplazamiento del ascensor a través de un pistón MOTORES Y BOMBAS Los motores transforman la energía eléctrica u otro combustible en energía mecánica. En función del tipo de energía consumida, existen dos tipos de motores: Motores de combustión: son dispositivos que aprovechan la energía de un combustible para producir su movimiento. Generalmente se utilizan en dispositivos que requieren gran cantidad de energía como, por ejemplo, los automóviles. Motores eléctricos: como su propio nombre indica se alimentan de energía eléctrica. Su funcionamiento es el siguiente: la electricidad pasa por el bobinado provocando que el eje se magnetice. Dicho eje interactúa con los imanes de la armadura produciendo el giro continuado del eje del motor. Una aplicación muy importante de los motores eléctricos es su utilización en las bombas de impulsión de fluido. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 130 / 164

131 Los motores y, por tanto, las bombas, tienen la característica de generar una cantidad importante de energía reactiva, debido a un retraso de la corriente respecto a la tensión. 3.3 EQUIPOS INDUSTRIALES GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE VAPOR, HORNOS Y CALDERAS La generación industrial de vapor es el proceso mediante el cual se produce vapor a presiones por encima de la atmosférica, a partir de la energía de un combustible. El vapor producido tiene diferentes funciones en una fábrica, tales como aportación de calor en procesos y se aplica prácticamente a todas las unidades en procesos químicos. El vapor, dependiendo del proceso en que se utiliza, puede tener distintos valores de presión: baja, media o alta. La generación y distribución de vapor está formada por los siguientes componentes: Una caldera: Es un intercambiador de calor en el que la energía se aporta generalmente por un proceso de combustión, o también por el calor contenido en un gas que circula a través de ella. Los combustibles más utilizados son: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 131 / 164

132 o Carbón o Combustibles líquidos o Combustibles gaseosos o Biomasa En un sistema de distribución de calor: se utilizan principalmente tres tipos de fluidos en función de los requerimientos o necesidades del proceso: vapor, agua o aceite. En la siguiente tabla se comparan los rangos de operación de estos tres fluidos. Tipo Baja P Baja T Media P Media T Baja P Alta T Media P Alta T Alta P Alta T Vapor X X X X Agua sobrecalentada X Aceite térmico X X X Tabla 31: Propiedades de los distintos tipos de fluidos usados en los sistemas de distribución de calor Como se puede observar el vapor es el vector que cubre un mayor rango de presiones y temperaturas. La cantidad de combustible requerida por los procesos de generación de vapor en calderas depende de los siguientes factores: Pérdidas por humos: dependen de la temperatura de los gases de combustión y pueden representar hasta el 7 % para instalaciones convencionales. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 132 / 164

133 Pérdidas por radiación y conducción: dependen de la temperatura de trabajo y del aislamiento de los equipos y se cuantifican entre un 3 % y un 5 %. Pérdidas por inquemados: son el resultado de la combustión incompleta de los inquemados gaseosos e hidrocarburos líquidos, junto con los residuos sólidos que no se queman. Estas pérdidas varían en función del tipo de combustible utilizado. Pérdidas por purgas: la purga es el proceso de extracción de una cierta cantidad de agua del interior de la caldera, con el fin de evitar la concentración excesiva de los sólidos disueltos GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE AIRE COMPRIMIDO El componente fundamental de los equipos de aire comprimido es el compresor. Este compresor es accionado por un motor y su elemento principal se denomina rodete. La función del compresor es la de incrementar la presión del aire, gas o mezcla de gases, a partir de la presión atmosférica normalmente, con el fin de proporcionarles energía y utilizarlos en múltiples aplicaciones: Funcionamiento de herramientas: pulidoras, taladradoras, lijadoras, fresadoras, etcétera Sistemas de refrigeración: ciclo por compresión Válvulas Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 133 / 164

134 Las instalaciones de generación y distribución de aire comprimido se componen de los siguientes elementos: Aspiración. La tubería de conexión al compresor, por donde accede el aire, normalmente procedente del exterior Compresor. Encargado de transmitir energía al fluido (aumenta la presión, velocidad y temperatura del aire) mediante el movimiento giratorio de su elemento principal, llamado rodete, que es accionado por un motor. Este motor puede funcionar a partir de electricidad o bien por medio de combustibles fósiles En algunos casos, los equipos de aire comprimido trabajan en varias etapas, es decir, el aire atraviesa varios compresores en serie. La compresión en varias etapas es más eficiente energéticamente debido a que los compresores con menor relación de compresión presentan mayores rendimientos energéticos. El mismo incremento de presión que se obtiene con un compresor de una determinada potencia, se puede obtener con varios compresores cuya suma de potencias es sensiblemente inferior. La eficiencia energética del sistema de aire comprimido depende fundamentalmente de 4 factores: La cantidad de aire perdida por fugas en función de los defectos constructivos de la instalación. Las pérdidas de carga a lo largo de la instalación, tanto en la aspiración como en el resto de conductos. El factor de carga: relación entre el suministro teórico real (mientras el compresor funciona) y el suministro teórico de diseño a plena carga durante un mismo intervalo de tiempo. Éste no debe ser el 100%, es recomendable entre un 50 % y un 80 % dependiendo del tipo, tamaño y número de unidades. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 134 / 164

135 El tipo de compresión, que puede ser compresión simple o en varias etapas GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE FRÍO INDUSTRIAL Los equipos de frío industrial son dispositivos utilizados para refrigerar procesos industriales en los que es necesario neutralizar y eliminar la presencia de calor o agentes tales como el polvo, el humo, los gases, las condensaciones, etc. Consiste en un sistema de refrigeración y como tal produce frío a partir de ciclos termodinámicos o procesos físicos en los que se produce una transferencia de calor entre un foco a baja temperatura y un foco a alta temperatura. El ciclo es realizado por un fluido, denominado fluido refrigerante que se caracteriza por tener unas propiedades físicas especiales, como la alta sensibilidad del cambio de temperatura ante un cambio de presión o viceversa. Existen dos grandes métodos de producción de frío que son: 1. El ciclo por compresión. El proceso que describe el fluido refrigerante se muestra a continuación: - El compresor comprime un fluido saturado a baja temperatura y presión, llevándolo a un estado de mayor presión y entalpía, que es donde se produce el consumo del equipo. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 135 / 164

136 - El vapor recalentado a la salida del compresor se enfría sensiblemente hasta el estado vapor saturado y, posteriormente, condensado en el condensador. Éste extrae una cantidad de calor equivalente a la disminución de entalpía experimentada por el fluido en el cambio de estado. - El líquido a presión a la salida del condensador se expande en la válvula de expansión, pasando a estado de vapor húmedo a baja presión. Este enfriamiento del refrigerante es el que precisamente se aprovecha como foco frío del proceso. - El evaporador es el elemento de intercambio térmico dónde el refrigerante en forma de vapor húmedo absorbe calor del medio circundante, hasta llegar al estado de vapor saturado, que es justamente la entrada al compresor. Así se cierra el ciclo. Figura 47. Esquema del ciclo de enfriamiento por compresión 2. El ciclo por absorción. A diferencia del sistema por compresión, el ciclo por absorción se basa físicamente en la capacidad que tienen algunos fluidos de absorber otro fluido en estado vapor. El fluido que absorbe se denomina absorbente y el fluido absorbido refrigerante. Los dos ciclos Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 136 / 164

137 absorbente-refrigerante más comunes son el bromuro de litio-agua y el agua-amoniaco. El ciclo que describen ambos fluidos se muestra a continuación. Desde el absorbedor, una mezcla de absorbente y refrigerante, muy rica en refrigerante, es impulsada mediante un sistema de bombeo a una fuente de calor (Generador). El aumento de temperatura hace que parte del refrigerante se separe en forma de vapor para dirigirse al condensador y la parte restante vuelve por diferencia de presión al absorbedor. A todo este proceso se le denomina compresión térmica. El vapor del refrigerante procedente del generador pasa posteriormente por las mismas fases que en el ciclo por compresión: Figura 48. Esquema de funcionamiento del ciclo de enfriamiento por absorción Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 137 / 164

138 3.3.4 MOTORES Y BOMBAS Los motores transforman la energía eléctrica o la energía térmica generada por combustión en energía mecánica. En función del tipo de energía consumida, existen dos tipos de motores: Motores de combustión: son dispositivos que aprovechan la energía química de un combustible, para producir energía mecánica a través de un sistema cilindro-pistón que se desplaza linealmente comprimiendo y expandiendo una mezcla de aire y combustible. Se encuentra acoplado a un eje, llamado cigüeñal, que gira mediante el principio de bielamanivela. Existen dos tipos: - Motores de encendido provocado: utilizan una chispa en el momento de la compresión que provoca una explosión, dando lugar a la expansión del pistón y así cíclicamente se consigue el movimiento del motor. El combustible que utiliza este tipo de motor es gasolina. - Motor de encendido por compresión: en este caso no se mete en el cilindro una mezcla de aire y carburante, simplemente se inyecta aire, que se calienta mediante una compresión previa que tiene lugar en una precámara. Cuando la compresión es máxima, se inyecta el combustible que combustiona, aumentando el volumen y dando lugar a la carrera del pistón. De esta manera se consigue el movimiento del motor. El combustible consumido por este tipo de motor es diesel. En general estos motores se utilizan en procesos en los que se requiere una gran cantidad de energía. Por ejemplo, se pueden emplear para mover un compresor de gran tamaño de un ciclo termodinámico de una central térmica. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 138 / 164

139 Motores eléctricos: como su propio nombre indica se alimentan de energía eléctrica. Están compuestos principalmente por dos elementos: el estator, que es la parte fija y el rotor, que es la parte móvil. El principio de funcionamiento consiste en hacer circular la electricidad por el bobinado del estator, creando un campo electromagnético, de forma que el eje del rotor se magnetiza, produciéndose en él una corriente inducida. Dicha corriente hace que el eje interactúe con los imanes de la armadura y el efecto de atracción entre ambos, puesto que el eje se encuentra fijo, se traduce en un giro continuado del mismo. Por ello también se conocen con el nombre de motores de inducción. La corriente que alimenta el motor generalmente es alterna, cuya magnitud y dirección de tensión e intensidad de corriente varía cíclicamente. La forma de onda más comúnmente utilizada es la de una onda sinusoidal. En los motores eléctricos, como consecuencia del principio de funcionamiento de corriente inducida, es característico que se genere un retraso de la corriente respecto a la tensión. Teniendo en cuenta que la potencia es el producto de ambas, se producen intervalos de tiempo en los que la potencia resulta negativa. A esa energía se le denomina energía reactiva. Esta energía se está continuamente entregando y recibiendo del suministro eléctrico y, por tanto, no es aprovechada por los equipos aunque es necesaria, ya que los motores eléctricos no podrían crear el campo electromagnético a través del cual se convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Por otra parte, la energía que se convierte toda ella en calor o en trabajo mecánico, realizando un trabajo útil, se denomina energía activa. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 139 / 164

140 El factor de potencia es la relación entre la energía activa y la energía reactiva, cuyo valor oscila entre 0 y 1 y debe ser lo más próximo a la unidad. Un bajo factor de potencia como es el caso de los motores afecta de la siguiente forma: A la empresa distribuidora: Mayor inversión en los equipos de generación, ya que su capacidad debe ser mayor para poder entregar esa energía reactiva adicional. Mayores capacidades en líneas de transmisión y distribución así como en transformadores para el transporte y transformación de esta energía reactiva. Elevadas caídas de tensión y baja regulación de voltaje, lo cual puede afectar la estabilidad de la red eléctrica. Al consumidor: Aumento de la intensidad de corriente. Pérdidas en los conductores y fuertes caídas de tensión. Incrementos de potencia de las plantas, transformadores, reducción de su vida útil y reducción de la capacidad de conducción de los conductores. La temperatura de los conductores aumenta y esto disminuye la vida de su aislamiento. Aumentos en sus facturas por consumo de electricidad, el bajo factor de potencia es penalizado. Como ya se ha indicado anteriormente, un factor de potencia por debajo de 0,80 es fuertemente penalizado (0, /kvarh). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 140 / 164

141 ENERGÍA REACTIVA Magnitudes Tiempo de retraso Voltaje Corriente Potencia Tiempo Gráfica 3. Evolución de las componentes voltaje, corriente y potencia a lo largo del tiempo, asociados al funcionamiento de un motor Otra característica de los motores eléctricos, es que en el momento de arranque estos equipos requieren gran cantidad de energía, produciéndose un importante pico de consumo, que es igual a 4 veces la potencia nominal aproximadamente. Una de las aplicaciones más importantes de los motores eléctricos es su utilización en bombas de impulsión de fluido. La bomba es un equipo que se encarga de transmitir energía a un fluido para aumentar su presión, velocidad y altura. Esto lo lleva a cabo a través precisamente de un motor eléctrico, que normalmente lleva incorporado de fábrica, que produce el movimiento de su elemento principal (llamado rodete) encargado de impulsar el fluido. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 141 / 164

142 La energía transmitida al fluido se convierte en un aumento de su presión, velocidad y altura (al conjunto de las tres se le denomina altura de la bomba). Para un determinado régimen de revoluciones cada bomba ofrece una curva de carga. Ésta representa la altura que es capaz de dar la bomba en función del caudal de fluido que esté impulsando. Por otra parte a lo largo de toda la instalación, conductos de aspiración, de impulsión y depósitos, se producen unas pérdidas de carga consecuencia de las características de los materiales y velocidad del fluido, que se traducen en pérdidas de altura de la bomba. Dicha característica de la instalación se representa mediante la llamada curva de la instalación. El punto de funcionamiento de la bomba es justamente donde se cortan ambas curvas, dando lugar a unas determinadas condiciones de trabajo de altura y caudal. Gráfica 4. Representación del punto de funcionamiento de la bomba Sin embargo, las bombas deben ajustarse a las necesidades reales de demanda, por lo que no pueden trabajar permanentemente en las mismas condiciones de altura y caudal. Existen dos opciones para modificar el punto de trabajo de una bomba: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 142 / 164

143 1. Actuar sobre la instalación: se puede actuar sobre la instalación mediante el manejo de válvulas mecánicas. Normalmente las bombas trabajan con la válvula completamente abierta y en la medida que se va cerrando, se reduce el caudal, dando lugar a otros puntos de caudalaltura a lo largo de la curva de la bomba. Sin embargo, esta acción implica un aumento de la pérdida de carga, que queda representado por un desplazamiento de la curva de la instalación, y supone una disminución del rendimiento energético. De esta forma se consigue otro punto de trabajo pero desaprovechando el rendimiento de la bomba en condiciones nominales. Gráfica 5. Representación de la pérdida de carga de la instalación 2. Actuar sobre la bomba: mediante variadores de frecuencia. Éstos permiten modificar el régimen de revoluciones de la bomba, lo que da lugar a nuevas curvas de carga de la misma. De esta forma se consigue obtener otros puntos de trabajo sin aumentar la pérdida de carga y, por tanto, sin disminuir el rendimiento energético o capacidad de la bomba en condiciones nominales. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 143 / 164

144 Gráfica 6. Curva de carga de la bomba, con aplicación de variadores de frecuencia Además de constituir el sistema de impulsión de fluido de los sistemas de climatización, las bombas forman parte de multitud de procesos industriales de la industria química, farmacéutica, cosmética, agricultura, etc. Además de su aplicación específica en bombas, los motores constituyen el fundamento de toda industria, ya que son el origen de todo movimiento, fuerza y velocidad de los procesos industriales. Por ejemplo, movimiento de grúas. Control de la eficiencia en motores La eficiencia del motor se puede medir directa o indirectamente. La medida directa implica comparar la entrada de energía eléctrica con la salida de potencia en el eje. A simple vista, éste parece el método más sencillo, pero la medida directa requiere de técnicas de medición extremadamente precisas y depende de la temperatura de la habitación- una temperatura más baja hará parecer al motor más eficiente. Con la medida indirecta, la potencia de salida se determina midiendo la potencia eléctrica de entrada y las pérdidas asociadas en el motor. En este caso, la potencia mecánica es la potencia eléctrica menos las perdidas. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 144 / 164

145 En 2009 entró en vigor la nueva norma internacional IEC : para prueba de motores eléctricos de baja tensión. A partir de ese momento los valores de medida de eficiencia están armonizados en todo el mundo. Esta norma permite varios métodos de medida: Medida directa como se utiliza en la norma IEE112-B de Norte América (medida del par) Medida con las pérdidas adicionales determinada por pruebas a cargas parciales (método indirecto) Medida con las pérdidas adicionales estimadas entre el 2,5 y 0,5% de la potencia de entrada a carga nominal, dependiendo del tamaño del motor (método indirecto) Cálculo matemático para las pérdidas adicionales Bajo la nueva norma, los fabricantes pueden seleccionar cual de los métodos de medida utilizarán. 3.4 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO EN EQUIPOS El ahorro en equipos debe encaminarse lógicamente a reducir los factores que influyen en el consumo de energía: Potencia instalada Tiempo de utilización de los equipos Factor de carga Para ello, pueden tomarse medidas de eficiencia energética en concepto de: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 145 / 164

146 1. Sustitución de equipos convencionales por equipos eficientes con mayor rendimiento energético, con una clase energética A 2. Incorporación de elementos que aumenten el rendimiento de la instalación 3. Instalación de sistemas reguladores que permitan ajustarse a las necesidades reales de demanda y control de las instalaciones mediante un mantenimiento preventivo El ahorro en los equipos debe ir enfocado a: Utilización de equipos eficientes, que generen un menor consumo que los equipos convencionales, satisfaciendo de la misma manera las necesidades de los usuarios. Adopción de hábitos adecuados mediante un uso racional de los equipos, así como un correcto mantenimiento de los mismos. Instalación de sistemas reguladores que permitan trabajar con diferentes niveles de consumo, regulando el factor de carga de los equipos y evitando los consumos fantasma MEDIDAS DE AHORRO EN ELECTRODOMÉSTICOS Utilización de equipos eficientes Algunos ejemplos de medidas en equipos electrodomésticos y de uso en cocinas: Sustitución del frigorífico convencional por un frigorífico de la clase A++: este equipo utiliza sistemas de compresión y fluidos refrigerantes más eficientes que mejoran notablemente su rendimiento, obteniendo ahorros hasta del 40 % (Fuente: etiquetado energético). Es una medida muy Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 146 / 164

147 importante, si se tiene en cuenta que el frigorífico supone aproximadamente el 19 % de la electricidad consumida en los hogares españoles (Fuente: IDAE). Empleo de cocina de gas: es más eficiente que los sistemas eléctricos, debido al eslabón adicional (pérdidas en generación y distribución) que conlleva la electricidad. Sustitución de la lavadora y el lavavajillas convencional por una lavadora y un lavavajillas de clase A: utilizan programas de lavado a baja temperatura, ofreciendo ahorros energéticos hasta de un 60 % frente a equipos de clase D (Fuente: Etiquetado energético). Además ahorran agua, ya que utilizan unos 12 litros por lavado frente a los consumidos por los equipos convencionales. Utilización de lavavajillas y lavadora bitérmicos: toman el agua caliente de la red sanitaria. De esta manera se evita que sea el propio equipo el encargado de calentar el agua y se obtienen importantes ahorros ya que el rendimiento del sistema centralizado de producción de agua caliente sanitaria es mayor que el rendimiento propio de un equipo convencional. Adopción de hábitos adecuados Algunos ejemplos de hábitos adecuados en el caso de electrodomésticos: Frigorífico: - Ubicar el frigorífico de forma óptima, con el objetivo de que disponga de una correcta ventilación trasera, dejando evacuar adecuadamente el calor, además de situarse lejos de focos de calor - Ajustar el termostato a una temperatura razonable Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 147 / 164

148 - Descongelar los alimentos del congelador en el frigorífico para aprovechar el frío gratuito - Evitar aperturas innecesarias y prolongadas del frigorífico. - Mantener las juntas del frigorífico en buen estado Lavavajillas y lavadora: - Utilizar programas de baja temperatura, combinado con detergentes de alta eficiencia a baja temperatura - Realizar los lavados cuando el equipo se encuentre lleno Equipos de cocción: - Utilizar sartenes y ollas con un diámetro superior a la placa, además de poner tapas a los recipientes y utilizar en la medida de lo posible la olla a presión. Todas estas acciones reducen el tiempo de cocción y, por lo tanto, el consumo - Aprovechar la inercia térmica de los equipos eléctricos, apagando la cocina en los últimos momentos de cocción - Utilizar el agua imprescindible para cocinar MEDIDAS EN EQUIPOS OFIMÁTICOS Utilización de equipos eficientes Sustituir el ordenador de sobremesa por un ordenador portátil: esta opción reduce el consumo notablemente, de hecho, está estimado que un ordenador portátil consume aproximadamente la mitad que un Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 148 / 164

149 ordenador de sobremesa de las mismas características (Fuente: Creara). Sustituir la pantalla convencional del ordenador por una pantalla LCD: consiste en una pantalla formada por doble cristal y un filtro que encierra herméticamente un compuesto líquido. Esta tecnología proporciona alta resolución y requiere poca energía. Los ahorros que ofrece son de un 37 % en funcionamiento y un 40 % en modo stand-by (Fuente: IDAE). Instalación de sistemas reguladores Regletas eliminadoras de standby: son instrumentos donde se pueden conectar los diversos equipos y que permiten la desconexión completa de los mismos, evitando los consumos fantasma. Existen tres tipos: Regletas convencionales: se accionan manualmente y, por tanto, debe ser el usuario el encargado de desconectar y conectar los equipos cuando corresponda. Regletas programables: se programa un horario de encendido y apagado de las mismas, sin que el usuario esté apagando y encendiendo manualmente. Regletas eliminadoras del standby: miden la corriente de los aparatos cuando están encendidos. De manera que detectan el modo stand-by, cortando automáticamente y por completo el paso de la corriente, volviendo a permitir su paso cuando el equipo demande potencia nuevamente. Estas regletas pueden actuar de forma individual sobre cada equipo o a nivel de red. Por ejemplo, podría instalarse a todos los ordenadores de los puestos de trabajo de una oficina. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 149 / 164

150 Figura 49. Regleta eliminadora de standby Adopción de hábitos adecuados Apagado completo de los equipos cuando no se estén utilizando, en el caso de los ordenadores, tanto la unidad central como la pantalla. Utilizar de forma razonable equipos tales como impresoras o fotocopiadoras: - Imprimiendo y fotocopiando a doble cara - Imprimir varias páginas por hora MEDIDAS EN ASCENSORES Y/ ESCALERAS MECÁNICAS Ejemplos de medidas de ahorro y eficiencia energética en equipos de transporte: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 150 / 164

151 Utilización de equipos eficientes Instalar variadores de frecuencia en el motor del ascensor o escalera mecánica: alteran la frecuencia de alimentación y la tensión en la misma proporción, manteniendo constante el flujo magnético de la máquina. De esta forma los ascensores arrancan y frenan progresivamente reduciendo el pico de consumo del motor. Pueden proporcionar ahorros entre un 3 % y un 35 %. Sustituir el ascensor eléctrico de tracción o el hidráulico por un ascensor de tracción vertical: funciona por efecto imán con frecuencia y tensión variables, proporcionando arranque y parada suave. Además al no utilizar sistema de engranajes: - Evita pérdidas por rozamiento - Necesita un espacio para la cabina de menor tamaño - Reduce sensiblemente el ruido (hasta 10 veces) Con esta medida se pueden obtener ahorros entre un 25 % y un 40 % frente a los ascensores eléctricos de tracción y hasta un 60 % frente a los hidráulicos. Instalación de sistemas reguladores Sistemas de control en ascensores: proporcionan un uso eficiente de estos equipos gracias a que detectan: - El ascensor más cercano al punto que esté siendo solicitado - El sentido ascendente o descendente en que se esté moviendo Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 151 / 164

152 Sensores de presencia en escaleras mecánicas: permiten un uso eficiente de estos equipos ya que detectan la presencia/ausencia de personas. Manteniendo las escaleras en reposo mientras nadie accede a las mismas y activando el movimiento en el momento de acceso. Adopción de hábitos adecuados Uso eficiente de los ascensores y escaleras mecánicas: subir y bajar andando las escaleras cuando sea razonable, ya que, además de reducir el consumo, es bueno para la salud. Mantenimiento adecuado de los equipos: comprobar que todos los dispositivos funcionan correctamente: los motores eléctricos y los dispositivos mecánicos tales como engranajes, rodamientos, etc MEDIDAS EN MOTORES Y BOMBAS En este caso la medida a aplicar a un sistema de bombeo es sustituir el sistema de volumen constante por un sistema de volumen variable, que permite ajustar el caudal en función de la demanda energética de los equipos. Para ello, deben adoptarse conjuntamente dos medidas: Instalar variadores de frecuencia que permiten aumentar o disminuir lentamente la velocidad del motor en los arranques y paradas, reduciendo notablemente el pico de consumo. Y además pueden ofrecer distintas curvas de carga de trabajo de la bomba manteniendo un rendimiento óptimo. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 152 / 164

153 Instalar válvulas de dos vías: evitan el efecto de by-pass que tiene lugar en las válvulas de tres vías, de forma que sólo se impulse fluido cuando se demande realmente. Con esta medida se pueden obtener ahorros hasta del 40 % (Fuente: Creara). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 153 / 164

154 CASO PRÁCTICO Nº 4: CÁLCULO DE MEDIDAS DE AHORRO EN ILUMINACIÓN, CLIMATIZACIÓN, PRODUCCIÓN DE ACS Y EQUIPOS El siguiente caso práctico se basa en un hotel ficticio, situado en Potes, en pleno corazón de Picos de Europa, llamado Naranjo de Bulnes. Este hotel ofrece a sus huéspedes un ambiente acogedor en un entorno montañoso, ideal para la práctica de actividades de senderismo, treking y escalada. Este hotel cuenta con diferentes instalaciones que serán desarrolladas en los apartados de iluminación, climatización, producción de ACS y equipos. Dichas instalaciones son un sencillo resumen de las realmente existentes, para no complicar demasiado los cálculos. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 154 / 164

155 ILUMINACIÓN El hotel Naranjo de Bulnes cuenta con la siguiente instalación de iluminación: Estancia en que está Tipo de lámpara Número de grupos Número de lámparas en el grupo Potencia de la lámpara (W) Equipo auxiliar Uso diario (horas/día) Ocupación anual (días/año) Recepción Fluorescente Electromagnético Oficinas Fluorescente Electromagnético Cafetería Fluorescente Electromagnético Restaurante Fluorescente Electromagnético Cocina Fluorescente Electromagnético Lavandería Fluorescente Electromagnético Cuarto de calderas Fluorescente Electromagnético 1 52 Garaje Fluorescente Electromagnético Ascensor Fluorescente Electromagnético Cafetería piscina Fluorescente Electromagnético Se pretende valorar la medida de sustitución de los fluorescentes por otros más eficientes, las equivalencias entre fluorescentes son las siguientes: Equivalencia entre potencias de fluorescentes (W) Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 155 / 164

156 El precio de los nuevos fluorescentes se encuentra en la siguiente tabla: Precio nuevos fluorescentes ( ) 14 W 2,55 32 W 4,29 51 W 5,225 Los fluorescentes requieren de un equipo auxiliar, denominado balasto, para su funcionamiento. Los balastos necesarios para cada tipo de fluorescente, su potencia y el precio de los balastos propuestos es el siguiente: Tipo de lámpara Potencia de la lámpara (W) Potencia del balasto (W) Fluorescente 18 7,2 Fluorescente 36 7,8 Fluorescente 58 10,3 Precio nuevos balastos ( ) Nº de fluorescentes por grupo W 10,2 11,4 21,6 16,2 32 W 11,4 12, ,2 51 W 11,4 12, ,2 Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 156 / 164

157 El coste de mano de obra por cambio de balasto es el siguiente: Precio instalación de balastos + fluorescentes ( ) Nº de fluorescentes por grupo W 32 W 51 W Además se tiene el precio medio de la electricidad y el coeficiente de conversión de la electricidad para el cálculo de emisiones de CO 2 : Coste electricidad ( /kwh) Coeficiente (kg CO 2 /kwh) 0,1472 0,343 Las cuestiones a resolver en el apartado de iluminación son las siguientes: Consumo de la instalación de iluminación Ahorros conseguidos con el cambio de lámparas fluorescentes Ahorros conseguidos con la sustitución de balastos 3 Inversiones y periodos de retorno Para ello se facilitan las siguientes fórmulas: 3 En este caso no existe sinergia entre las dos medidas de ahorro, por lo que para realizar el cálculo de los ahorros de las dos medidas de manera conjunta se pueden sumar los ahorros de las dos medidas por separado. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 157 / 164

158 CLIMATIZACIÓN El hotel Naranjo de Bulnes se sitúa en una zona montañosa donde la calefacción se hace necesaria numerosos días al año. Este sistema de calefacción consiste en una caldera de gasóleo de 450 kw con un rendimiento estacional de un 82%. La caldera funciona durante 9 horas al día, 200 días al año y tiene un factor de uso del 40%. Se pretende sustituir esta caldera, por una nueva de gas natural con un rendimiento mayor (del 92%). Para la realización del ejercicio serán necesarios los siguientes datos: Precio caldera nueva ( ) Precio gasóleo ( /kwh) 0,0625 Mano de obra ( ) Coeficiente (kg CO2/kWh) 0,259 Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 158 / 164

159 Precio gas natural ( /kwh) 0,056 Coeficiente (kg CO2/kWh) 0,198 Los datos que se solicitan para la resolución del caso práctico son los siguientes: Consumo de la instalación de calefacción Ahorros conseguidos con el cambio de caldera y combustible Inversiones y periodos de retorno Para ello se facilitan los métodos de cálculo siguientes: PRODUCCIÓN DE ACS En el apartado del agua caliente sanitaria se pretende obtener el consumo de agua del hotel a lo largo de un periodo de un año. Y el ahorro en agua y Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 159 / 164