CAPÍTULO 5: LA AUDITORÍA ENERGÉTICA COMO HERRAMIENTA DE DIAGNÓSTICO

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1 CAPÍTULO 5: LA AUDITORÍA ENERGÉTICA COMO HERRAMIENTA DE DIAGNÓSTICO CURSO GESTOR ENERGÉTICO AMBIENTUM

2 ÍNDICE DE CONTENIDOS 1 CONCEPTOS BÁSICOS DIFERENCIA ENTRE POTENCIA Y ENERGÍA DISTINTOS TIPOS DE ENERGÍA DEFINICIÓN DE AUDITORÍA ENERGÉTICA RECOPILACIÓN INICIAL DE INFORMACIÓN LA TOMA DE DATOS EQUIPOS DE MEDIDA ANÁLISIS DE DATOS OBTENIDOS LAS MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO REDACCIÓN DEL INFORME REVISIÓN Y CONTROL DE CALIDAD BIBLIOGRAFÍA Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 2 / 58

3 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Diagrama de conversiones de energía Figura 2. Fases de una auditoría Figura 3. Analizador de redes instalado en un cuadro eléctrico Figura 4. Registrador de temperatura instalado en una oficina Figura 5. Ejemplos de cámara termográfica Figura 6. Termografía a las tuberías de una bomba de calor Figura 7. Termografía a una cristalera Figura 8. Ejemplo de analizador de gases Figura 9. Ejemplo de registrador de ocupación Figura 10. Ejemplo de luxómetro Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 3 / 58

4 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Ejemplo de inventario de iluminación Tabla 2. Ejemplo de inventario de climatización Tabla 3. Ejemplo de datos obtenidos con un analizador de redes Tabla 4. Ejemplo de datos obtenidos con un registrador de temperatura Tabla 5. Ejemplo de datos obtenidos con un analizador de gases Tabla 6. Ejemplo de datos obtenidos con un registrador de ocupación Tabla 7. Ejemplo de datos obtenidos con un luxómetro Tabla 8. Clasificación de medidas de ahorro según afecten a oferta/demanda de energía Tabla 9. Clasificación de medidas de ahorro según el tipo de acción a tomar. 44 Tabla 10. Clasificación de medidas de ahorro según el centro de consumo al que afecten Tabla 11. Ejemplos de medidas de ahorro con cálculo del ahorro sencillo Tabla 12. Ejemplos de medidas de ahorro de iluminación y su cuantificación. 48 Tabla 13. Ejemplos de medidas de ahorro de climatización y su cuantificación Tabla 14. Ejemplos de medidas de ahorro de ACS y su cuantificación Tabla 15. Ejemplos de medidas de ahorro de equipos y su cuantificación Tabla 16. Ejemplo real de potencial de medidas de ahorro en una instalación 52 Tabla 17. Contenido de un informe de auditoría Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 4 / 58

5 ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico 1. Ejemplo de resultado gráfico obtenido con un analizador de redes. 24 Gráfico 2. Ejemplo de resultado gráfico obtenido con un registrador de temperatura Gráfico 3. Ejemplo de resultado gráfico obtenido con un registrador de ocupación Gráfico 4. Balance energético según el tipo de combustible Gráfico 5. Balance energético de gasóleo según usos Gráfico 6. Balance energético total según usos Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 5 / 58

6 1 CONCEPTOS BÁSICOS Antes de comenzar con la parte más técnica del curso conviene recordar una serie de conceptos básicos. 1.1 DIFERENCIA ENTRE POTENCIA Y ENERGÍA La energía es la capacidad potencial de producir trabajo o calor. Por tanto, calor, trabajo y energía son tres formas de un mismo concepto. El trabajo se pone de manifiesto cuando cambia alguna característica de la materia (posición, deformación ), mientras que el calor sólo se pone de manifiesto si la energía fluye de un cuerpo a otro. Por otro lado, la potencia es la cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo. Muestra la velocidad con que se produce el cambio en la materia. Por ejemplo, dos máquinas pueden producir el mismo trabajo y sin embargo tener potencias diferentes, la diferencia radica en el tiempo que tardan en realizar dicho trabajo. Al tratarse de dos conceptos distintos, potencia y energía tienen unidades de medida distintas. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 6 / 58

7 Por tanto las unidades en el sistema internacional de potencia y energía son el Watio y el Julio respectivamente. 1.2 DISTINTOS TIPOS DE ENERGÍA Existen diferentes manifestaciones de la energía. A continuación se recogen algunas de ellas. Energía mecánica La energía mecánica se mide siempre en Julios. Podemos distinguir dos subtipos: Energía potencial: es la energía que tiene un cuerpo por tener una masa y estar a una altura relativa determinada. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 7 / 58

8 Energía cinética: es la energía que tiene un cuerpo por tener una velocidad determinada. Energía eléctrica La energía eléctrica suele medirse en kwh 1. Un kilowatiohora (kwh) es la energía consumida por un equipo con una potencia de 1 kw que está encendido durante 1 hora. 1 No confundir con kw/h Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 8 / 58

9 Energía térmica La energía térmica suele medirse en calorías y termias. Una caloría es el calor que requiere 1 gramo de agua para subir su temperatura 1ºC. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 9 / 58

10 ) La ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra. En el diagrama siguiente se recogen algunas de las diferentes conversiones de energía que pueden darse, así como el rendimiento de dicha conversión. Figura 1. Diagrama de conversiones de energía Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 10 / 58

11 2 DEFINICIÓN DE AUDITORÍA ENERGÉTICA Una auditoría energética es un estudio de los ahorros energéticos que pueden conseguirse en una instalación mediante la implementación de diversas medidas de ahorro energético, generándose también un ahorro económico. Por tanto, la auditoría es una de las posibles soluciones al problema energético, ya que trata de conseguir una reducción de la demanda actual de energía. Las fases de las que consta una auditoría son principalmente cinco: Recopilación inicial de información Visita a las instalaciones y toma de datos Análisis de impacto de las medidas de ahorro Redacción del informe Revisión y control de calidad Figura 2. Fases de una auditoría En los apartados siguientes se comentarán con detalle cada una de las fases citadas. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 11 / 58

12 3 RECOPILACIÓN INICIAL DE INFORMACIÓN La información inicial es la primera toma de contacto con la instalación a auditar, por tanto se trata de una parte muy importante de la auditoría. Los objetivos de esta fase son los siguientes: Saber qué se va a encontrar el auditor en la fase siguiente De esta manera la visita a las instalaciones será mucho más provechosa Centrar la atención en lo importante Recopilar información imprescindible para la realización del estudio Pese a la importancia de esta fase del estudio, en numerosas ocasiones se presentan una serie de barreras que nos dificultan la realización de la misma. Esto es debido a que normalmente requiere de una colaboración intensa, incluso a veces tediosa, por parte del cliente. Además aunque a veces los plazos de ejecución de los proyectos obligan a reducir el tiempo de esta fase, no se debería pasar a la siguiente fase hasta no haber completado la primera. La información inicial que se necesita es: Facturas de, al menos, el último año de todos las fuentes de energía consumidas en la instalación (electricidad, gasóleo, gas natural ). Con esta información se obtiene una primera distribución de consumo y se conoce el orden de magnitud de consumo con el que se está trabajando. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 12 / 58

13 Horarios diarios, semanales y anuales de uso de la instalación. Esta información es fundamental para la realización del cálculo de ahorro energético de las medidas. Equipos consumidores de energía. En caso de que exista un inventario de equipos en la instalación, se pueden distinguir aquellos equipos de mayor potencia, sobre los que se centrará la atención durante la visita, ya que serán los objetivos clave de las medidas de ahorro. Procesos y planos. En caso de que existan se requieren planos de proceso, de instalaciones De esta manera se entenderá mejor la instalación antes de la visita. Persona de contacto. Durante la ejecución del proyecto es necesario tener una persona de contacto perteneciente a las instalaciones que gestione toda la logística necesaria para la correcta ejecución del estudio. La colaboración del cliente en este aspecto facilita en gran medida la toma de datos. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 13 / 58

14 4 LA TOMA DE DATOS Una vez analizada toda la información inicial disponible se procederá a la realización de la visita in situ a las instalaciones, con el objetivo de realizar un inventario de todos los equipos consumidores de energía presentes en la instalación. El objetivo principal de este inventario es entender qué hay en la instalación y cómo funciona, ya que es imposible calcular el ahorro de las medidas si no se entiende el consumo actual de la instalación. Es por tanto imprescindible la colaboración por parte del cliente en esta fase de la auditoría, de manera que se ponga a disposición del auditor una persona encargada del mantenimiento de todo el edificio y que conozca perfectamente su funcionamiento. Recordar que el consumo (medido en kwh) es igual a la potencia (medida en kw) por el tiempo (medido en horas). De la fórmula anterior se obtiene que los datos que se necesita obtener durante la visita son la potencia de los equipos consumidores de energía (eléctrica, térmica ) y las horas de uso de los mismos. A continuación se detallan los puntos clave a los que hay que prestar atención durante la toma de datos. En general se distinguen cinco categorías que coinciden con los principales centros de consumo de una instalación: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 14 / 58

15 Iluminación. Tanto interior como exterior. o Tipo de luminarias o Tipo de lámparas o Potencia de las lámparas o Tipo de equipo auxiliar (balasto electromagnético ) o Horas de uso o Existencia de un sistema centralizado de encendido y apagado o Existencia de interruptores temporales/detectores de presencia en zonas de paso o Existencia de células fotoeléctricas/detectores de luz natural o Posibilidad de aprovechamiento de luz natural Climatización. Hay que distinguir entre los subsistemas: generación, distribución, elementos terminales, regulación y control. o Generación Sistemas de generación de calor (caldera, bomba de calor, resistencia eléctrica ) Sistemas de generación de frío (enfriadora, aire acondicionado, bomba de calor ) o Distribución Potencia y tipo de bombas de distribución Existencia de variador de frecuencia en las bombas Estado de los aislamientos de las tuberías de distribución Existencia de válvulas de dos/tres vías Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 15 / 58

16 o Elementos terminales Número y características de radiadores Número y características de climatizadores/fancoils Número y potencia de unidades de ventilación (extractores) Número y características de elementos terminales autónomos (radiadores eléctricos, aerotermos ) o Sistema de regulación y control Existencia de un sistema de control Verificación de horarios de uso de los elementos controlados Posibilidad de free cooling Envolvente térmica del edificio. o Tipo de acristalamiento (simple, doble ) o Tipo de carpinterías (material, rotura de puente térmico ) o Existencia de rendijas en puertas y ventanas o Material y aislamiento de las paredes, suelos y cubiertas o Puntos de pérdida de calor o Existencia de toldos u otros elementos de sombra Equipos. En este apartado se incluyen todos los equipos consumidores de energía que no pertenezcan a las categorías anteriores (iluminación, climatización ) o Tipo de equipos consumidores (motores, ofimáticos, audiovisuales ) o Potencia de los mismos o Horas de uso o Desconexión durante la noche o Existencia de procesos nocturnos Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 16 / 58

17 Producción de agua caliente sanitaria. A partir de ahora ACS. o Sistema de producción de ACS (caldera, termo eléctrico ) o Uso diario del agua caliente sanitaria o Número de grifos y duchas o Existencia de perlizadores o Existencia de detectores de manos o Existencia de cisternas de doble descarga Además, deberemos tomar nota del estado general de las diferentes instalaciones, así como de los protocolos de mantenimiento de las mismas. A continuación se incluyen varios ejemplos de inventario en los que se han introducido los datos en azul mientras que los datos en negro son calculados por la hoja de cálculo. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 17 / 58

18 Estancia Despacho Despacho Sala grande Sala grande Sala grande Sala grande Cuarto cuadros Tipo de lámpara Halógeno Bajo consumo Halógeno Bajo consumo Incandescente Halógeno Fluorescente Potencia (W) Número de grupos Número de lámparas por grupo Potencia del balasto (W) ,2 Potencia total (W) Horas al día_ Días al año_ Horas al día_2 7 2,8 2,8 2,8 2,8 4,2 4,2 Días al año_ Horas al día_3 5,5 2,2 2,2 2,2 2,2 3,3 3,3 Días al año_ Consumo (kwh) Coste unitario ( /kwh) 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 Coste eléctrico anual ( ) Tabla 1. Ejemplo de inventario de iluminación Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 18 / 58

19 Equipo Número Potencia (kw) Factor de uso Horas/día Días/año Horas/año Consumo (kwh) 5,5 0, Bombas primario frío 3 5,5 0, ,5 0, Bombas secundario frío 2 4 0, , UTA oficinas CL , UTA salas limpias CL-1 1 1, Humidificador del CL-1 oficinas ,9 0, Extractores 3 0,9 0, ,9 0, Splits Enfriadoras , ,8 0, , , Tabla 2. Ejemplo de inventario de climatización Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 19 / 58

20 En la primera tabla se recoge un ejemplo de inventario de iluminación. En él se incluyen las características de la lámpara y del equipo auxiliar necesario, así como el horario de utilización de las mismas. En este caso existen tres horarios diferentes según el día de la semana. En la segunda tabla se recoge un ejemplo de inventario de climatización en el que se incluyen la potencia de los sistemas de generación, distribución y terminales, así como las horas de uso de los mismos. Además se incluye un concepto nuevo que es el factor de uso. Este concepto hace referencia a la variación de la potencia que experimentan algunos equipos como las bombas, ventiladores Un ejemplo claro sería el de un microondas en el que se pueda regular su potencia. Si se conecta para descongelar el factor de uso será menor que si se conecta a máxima potencia. En el caso del inventario de iluminación no se ha incluido este concepto debido a que las lámparas tienen la potencia constante por lo que el factor de uso sería uno. 4.1 EQUIPOS DE MEDIDA A veces, no es suficiente la información que se recoge durante la visita al edificio y es necesario además realizar una serie de mediciones de ciertos parámetros que nos aporten información extra sobre el funcionamiento de las instalaciones. El nivel de detalle de la auditoría que se esté realizando determina la necesidad o no de realizar mediciones. Algunos de los parámetros que se suelen medir son: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 20 / 58

21 Eléctricos (intensidad, tensión, factor de potencia ): se miden con un analizador de redes. Temperatura ambiente: se mide con un registrador de temperatura. Temperatura superficial: se mide con una cámara termográfica. Rendimiento de combustión de una caldera y cantidad de gases emitidos (CO, CO 2, O 2 ): se miden con un analizador de gases. Nivel de ocupación de una estancia: se mide con un registrador de ocupación. Iluminancia: se mide con un luxómetro. A continuación se explicarán con más detalle las principales características de cada uno de estos equipos de medida: Analizador de redes El analizador de redes ofrece información sobre la evolución de la electricidad (y la potencia) a lo largo del tiempo, lo que implica que ofrece información sobre la evolución del consumo eléctrico. Gracias a ello se pueden conocer horarios de funcionamiento, existencia de consumos fantasma Se utilizará cuando se quiera tener información extra sobre el consumo eléctrico, siempre que sea interesante saber cuándo se consumo la electricidad y también cuando se quiera aislar algún consumo del total (por ejemplo existe una única acometida para varios edificios y se quiere aislar el consumo de uno de ellos, o se quiere aislar el consumo de un equipo en concreto del de toda la instalación). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 21 / 58

22 En general se instala en un cuadro eléctrico, que puede ser el general del edificio si se quiere medir el consumo total, o un cuadro secundario, si se quiere medir un consumo parcial. La duración de la medida es variable, puede ser instantánea, de una duración de una semana, un año según el nivel de detalle que se necesite. Figura 3. Analizador de redes instalado en un cuadro eléctrico Imagen 1. El precio medio de un analizador de redes ronda los euros. A continuación se recoge un ejemplo de datos obtenidos de un analizador de redes: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 22 / 58

23 Día Hora Arms Linea1 (A) Arms Linea2 (A) Arms Linea3 (A) Potencia (kw) Consumo (kwh) 12/01/ :00:00 269,6 240,4 292,7 184, /01/ :15:00 268,0 240,0 288,0 183, /01/ :30:00 273,7 244,0 293,7 186, /01/ :45:00 277,0 245,3 297,1 188, /01/ :00:00 259,2 226,6 283,7 177, /01/ :15:00 261,0 227,8 279,0 176, /01/ :30:00 263,9 227,0 276,2 176, /01/ :45:00 266,8 232,7 283,8 180, /01/ :00:00 255,0 222,6 272,8 172, /01/ :15:00 247,0 216,6 267,0 168, /01/ :30:00 258,4 223,5 272,2 173, /01/ :45:00 250,9 220,1 267,4 169, /01/ :00:00 252,5 223,8 264,7 170, /01/ :15:00 231,5 199,1 242,9 154, /01/ :30:00 250,5 220,8 263,9 169, /01/ :45:00 234,7 205,4 247,3 158,1 40 Tabla 3. Ejemplo de datos obtenidos con un analizador de redes Los datos obtenidos con el analizador de redes del ejemplo anterior son datos de intensidad en cada una de las tres fases cada 15 minutos. Si se supone un valor constante de la tensión y del factor de potencia se puede calcular la potencia y, con su evolución a lo largo del tiempo, se obtiene el consumo eléctrico. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 23 / 58

24 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 kwh A continuación se recoge un ejemplo de gráfica que se puede obtener a través de los datos obtenidos con un analizador de redes Consumo eléctrico en un día laborable Horas Gráfico 1. Ejemplo de resultado gráfico obtenido con un analizador de redes El gráfico anterior corresponde al consumo eléctrico de un edificio de oficinas en un día laborable. Se observa un gran aumento en el consumo a partir de las 07:00 coincidiendo con la puesta en marcha de las oficinas. Posteriormente disminuye el consumo hacia la hora de comer y vuelve a aumentar levemente por la tarde. Cabe destacar el consumo base que se produce durante la noche. Parte de dicho consumo será inevitable (servidores, sistemas de seguridad ) y parte será evitable (consumos fantasma: pantallas encendidas, aparatos en modo stand-by ). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 24 / 58

25 Registrador de temperatura El registrador de temperatura ofrece información sobre la evolución de la temperatura en una estancia a lo largo del tiempo. Gracias a ello se pueden conocer horarios de funcionamiento y uso del sistema de climatización (temperatura de consigna ). Se utilizará cuando se quiera tener información detallada sobre la temperatura de una estancia, cuando la climatización tenga un peso importante respecto al consumo total y también cuando se quiera saber cuánto tiempo está encendida la climatización y en qué condiciones. En general se instala en la estancia en cuestión, cerca de donde vaya a estar la persona. El equipo debe estar alejado de cualquier fuente de calor/frío. La duración de la medida es variable, puede ser de una duración de una semana, un año según el nivel de detalle que se necesite. Figura 4. Registrador de temperatura instalado en una oficina Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 25 / 58

26 El precio medio de un registrador de temperatura ronda los 200 euros. A continuación se recoge un ejemplo de datos obtenidos de un registrador de temperatura: TEMPERATURA. RECEPCIÓN TEMPERATURA. EXTERIOR Sello de hora Temperatura ( C) Sello de hora Temperatura ( C) 12/09/2008 9:48 27,50 12/09/2008 9:49 31,01 12/09/ :18 22,99 12/09/ :19 26,51 12/09/ :48 22,99 12/09/ :49 28,00 12/09/ :18 22,99 12/09/ :19 28,51 12/09/ :48 23,48 12/09/ :49 29,01 12/09/ :18 23,48 12/09/ :19 29,52 12/09/ :48 23,48 12/09/ :49 29,01 12/09/ :18 22,99 12/09/ :19 29,01 12/09/ :48 22,99 12/09/ :49 28,00 12/09/ :18 22,99 12/09/ :19 27,50 12/09/ :48 22,51 12/09/ :49 26,51 12/09/ :18 22,99 12/09/ :19 26,51 12/09/ :48 23,48 12/09/ :49 26,02 12/09/ :18 23,48 12/09/ :19 25,48 12/09/ :48 24,01 12/09/ :49 25,48 12/09/ :18 24,01 12/09/ :19 24,99 12/09/ :48 24,50 12/09/ :49 25,48 Tabla 4. Ejemplo de datos obtenidos con un registrador de temperatura Los datos obtenidos con el registrador de temperatura del ejemplo anterior son datos de temperatura, en la estancia y en el exterior, cada 30 minutos. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 26 / 58

27 Temperatura (ºC) Potencia (kw) A continuación se recoge un ejemplo de gráfica que se puede obtener a través de los datos obtenidos con un registrador de temperatura. Comparación entre temperatura interior y potencia de refrigeración 24,0 8 23,5 23, ,5 4 22,0 21, ,0 0 T_int Horas P Gráfico 2. Ejemplo de resultado gráfico obtenido con un registrador de temperatura El gráfico anterior corresponde a la comparación entre la temperatura interior de una estancia y la potencia de refrigeración consumida para mantenerla. En la curva de potencia de refrigeración se observa una doble joroba, indicativo de que se trata de una oficina con jornada partida. Además cabe destacar que la gran subida de potencia coincide con la bajada de la temperatura en la estancia. Cámara termográfica La cámara termográfica ofrece información sobre la temperatura superficial de un cuerpo, con ello se puede conocer si existe un exceso de temperatura en algún elemento y dónde se están produciendo las mayores pérdidas de calor. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 27 / 58

28 Se utilizará cuando se quiera tener información detallada sobre las pérdidas de calor que se producen a través de una envolvente o en un determinado elemento (tuberías de distribución del sistema de climatización ). Los resultados obtenidos serán relevantes cuando exista gran diferencia de temperaturas entre lo fotografiado y el ambiente. En general se puede realizar una termografía a cualquier elemento cuya temperatura sea diferente de la del ambiente: Cuadros eléctricos Calderas Tuberías de distribución Puertas y ventanas Bombas de calor La duración de la medida es instantánea, ya que se trata de una fotografía. Figura 5. Ejemplos de cámara termográfica El precio medio de una cámara termográfica ronda los euros. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 28 / 58

29 A continuación se recogen dos ejemplos de termografías: Figura 6. Termografía a las tuberías de una bomba de calor En la termografía anterior se pueden observar los puntos calientes en las tuberías de una bomba de calor. Estos puntos coinciden con las zonas mal aisladas. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 29 / 58

30 Figura 7. Termografía a una cristalera La termografía anterior corresponde a una cristalera en la que las diferentes hojas de cristal se unen mediante silicona. Se puede observar cómo la temperatura de las juntas es bastante inferior a la del ambiente (que se corresponde con la parte inferior) por lo que las mayores pérdidas de calor se producen a través de dichas juntas. Analizador de gases El analizador de gases ofrece información sobre el rendimiento de la combustión de una caldera, así como las cantidades de distintos gases de el escape de la misma (CO, CO 2, O 2 ). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 30 / 58

31 Se utilizará cuando la caldera existente sea susceptible de ser cambiada, es decir, que ésta sea antigua o de un combustible que se quiera sustituir, además ha de estar funcionando y es necesario que exista un agujero en la chimenea para poder introducir la sonda de medida. En general se puede realizar un análisis de gases a cualquier caldera, independientemente del combustible que la alimente (gasóleo, propano, gas natural ). La duración de la medida es instantánea. Figura 8. Ejemplo de analizador de gases El precio medio de un analizador de gases ronda los euros. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 31 / 58

32 A continuación se recoge un ejemplo de datos obtenidos de un analizador de gases: Datos medidos Combustible Gas natural Tf 154,2 Ti 23,0 O 2m 10,4 O 2r CO 14,0 NO CO 2 7,7 Resultados CO en % 0,0014 Datos del combustible PCI 50,0 PCS 55,6 K 1g 0,35 K 1n 0,38 Tnet 131,2 %CO 2 Pérdidas en humos secos 8,3 Pérdidas en humedad 1,6 K 2 12 K 3 12,3 K 4 32 O 2r 3 Pérdidas en inquemados 0,01 Rendimiento neto (%) 91,7 Rendimiento bruto (%) 90,1 Tabla 5. Ejemplo de datos obtenidos con un analizador de gases En las tablas anteriores se puede observar cómo con ciertos datos conocidos del combustible y los datos medidos de temperatura y cantidad de gases en el escape, se puede obtener el rendimiento de la combustión de la caldera, en este caso con un valor aproximado del 92%. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 32 / 58

33 Registrador de ocupación El registrador de ocupación ofrece información sobre el tiempo que realmente ha estado ocupada una estancia y, a la vez, si la iluminación ha estado funcionando o no. Se utilizará cuando haya estancias donde la iluminación suponga un consumo importante, o que sean estancias de paso, o que sean estancias de las que nos interese conocer la ocupación real. El registrador de ocupación se colocará en un punto de la estancia donde pueda captar iluminación y movimiento. Un sensor se coloca enfocando hacia el foco de luz y el otro sensor se enfoca hacia el lugar de ocupación. La duración de la medida es variable, en general suele tener una duración de una semana. Figura 9. Ejemplo de registrador de ocupación Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 33 / 58

34 El precio medio de un registrador de ocupación ronda los 200 euros. A continuación se recoge un ejemplo de datos obtenidos de un registrador de ocupación: Hora ON_ocupado (%) ON_vacante (%) ON_total (%) 0: : : : : : : : : : : : : : : : : : Tabla 6. Ejemplo de datos obtenidos con un registrador de ocupación Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 34 / 58

35 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 % de luz encendida Los datos obtenidos con el registrador de ocupación del ejemplo anterior son datos de iluminación y ocupación cada hora. En la segunda columna se pueden observar una serie de encendidos inútiles, ya que la estancia se encuentra vacía. A continuación se recoge un ejemplo de gráfica que se puede obtener a través de los datos obtenidos con un registrador de ocupación. Porcentaje de iluminación en archivo Horas Gráfico 3. Ejemplo de resultado gráfico obtenido con un registrador de ocupación El gráfico anterior corresponde al porcentaje de iluminación de un archivo. Se pueden observar diversos encendidos durante la jornada laboral. Además cabe destacar que durante la noche la luz permanece encendida. Luxómetro El luxómetro ofrece información sobre el nivel de iluminación de una estancia/calle. Así se podrá estudiar la conformidad con los niveles de Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 35 / 58

36 iluminación recomendados. En los casos en los que exista sobre-iluminación se podrá conseguir un ahorro energético por cambio de potencia en las lámparas. Se utilizará cuando haya estancias donde la iluminación suponga un consumo importante, cuando se quiera conocer el nivel de iluminación de una estancia/calle y sobre todo, cuando se crea que una estancia/calle está sobreiluminada o infra-iluminada. Las medidas de luxometría se realizarán en estancias/vías tipo para hacer un muestreo de toda la instalación. En el caso de estancias, la medida se realizará en el punto de trabajo en cuestión y en el caso de alumbrados públicos se realizará a nivel de calle y siguiendo el método de los 9 puntos 2. La duración de la medida es instantánea. Figura 10. Ejemplo de luxómetro El precio medio de un luxómetro ronda los 50 euros. A continuación se recoge un ejemplo de datos obtenidos de un luxómetro: 2 Ver el Reglamento de Eficiencia Energética en Alumbrado Exterior Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 36 / 58

37 Tipo de estancia/actividad Iluminancia media medida (lux) Iluminancia media recomendada (lux) Archivo Escritura, lectura y tratamiento de datos Dibujo técnico Puestos de trabajo de CAD Salas conferencias y reuniones Mostrador de recepción Aulas Laboratorios Hall de entrada Pasillos Escaleras Biblioteca Gimnasio/piscina Cocina Tabla 7. Ejemplo de datos obtenidos con un luxómetro Los datos obtenidos con el luxómetro se corresponden con el nivel de iluminación de cada una de las estancias tipo de la instalación. En la última columna se comparan con los niveles de iluminación recomendados 3. 3 Norma UNE Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 37 / 58

38 Otros equipos de medida Existe un gran número de equipos que puede resultar interesante utilizar durante una visita: Pinzas amperimétricas: miden la intensidad que pasa por un cable. Suponiendo un valor de tensión y factor de potencia se obtiene la potencia. Es útil para conocer la potencia de un determinado equipo. Termómetro: mide la temperatura en una estancia. Sirve para poder conocer la calidad del aire en dicha estancia. Higrómetro: mide la humedad relativa en una estancia. Sirve para poder conocer la calidad del aire en dicha estancia. Metro: para medir distancias. Cámara fotográfica: para poder adjuntar un anexo fotográfico en el informe. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 38 / 58

39 5 ANÁLISIS DE DATOS OBTENIDOS Una vez recogida toda la información necesaria de la instalación objeto de estudio se procede al análisis de los datos obtenidos: Facturas de todos los consumos energéticos Inventario de equipos consumidores de energía Horas de uso de dichos equipos Parámetros medidos in situ Antes de calcular el potencial de cada una de las medidas de ahorro a recomendar se debe entender el consumo energético, es decir, se ha de saber qué se consume, cuánto se consume y dónde se consume. Para ello se realizará el balance energético del edificio. Este balance consiste en la disgregación del consumo total en distintas partes, que pueden ser: Balance por combustibles: se realiza el desglose de todo el consumo energético de la instalación según las diferentes fuentes de energía consumidas (por ejemplo, electricidad y gasóleo). Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 39 / 58

40 kwh kwh Desglose según el tipo de combustible 100% 80% Gasóleo 60% 40% Electricidad 20% 0% Consumo energético Gráfico 4. Balance energético según el tipo de combustible Balance por usos de una fuente de energía: se realiza el desglose de consumo de una fuente de energía (por ejemplo, gasóleo) entre sus principales centros de consumo (calefacción, producción de agua caliente sanitaria, hidroterapia). Desglose de consumo de gasóleo Hidroterapia Producción de ACS Calefacción Consumo energético Gráfico 5. Balance energético de gasóleo según usos Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 40 / 58

41 kwh Balance por usos total: se realiza el desglose de consumo de todas las fuentes de energía entre los principales centros de consumo que se den en dicha instalación Desglose total según usos Consumo energético Otros Producción de ACS Equipos Iluminación Climatización Gráfico 6. Balance energético total según usos Para la realización del balance energético se necesita: Facturas energéticas: tan sólo con este dato se puede realizar el balance por combustibles. Además así se conoce el consumo total de la instalación. Inventario realizado: de aquí se obtiene el número de equipos consumidores de energía y la potencia de cada uno de ellos. Horas de utilización y régimen de uso: se obtiene a partir de entrevistas al personal de mantenimiento y a los usuarios, y resultados de los equipos de medida. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 41 / 58

42 Experiencia en la realización de balances energéticos propia del auditor. Con todos estos datos, que se han obtenido en las fases anteriores, se puede realizar el desglose de consumo de cada uno de los equipos de la instalación y posteriormente, los equipos se engloban según los diferentes centros de consumo de la instalación. En general, los principales centros de consumo son: iluminación, climatización, producción de agua caliente sanitaria y equipos. Pero también pueden existir otros que en una determinada instalación sean relevantes como: cocina, CPD, alumbrado exterior, piscina La importancia de este análisis radica en que gracias a él se obtiene el peso relativo de cada uno de los centros de consumo, de manera que se puede centrar el análisis de las medidas de ahorro en aquel que presente mayor consumo, ya que será donde se consigan mayores ahorros. Por otro lado, dado que el potencial de ahorro de las medidas se calcula en función del consumo actual, es imprescindible realizar el balance energético antes que el cálculo de ahorros. 5.1 LAS MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO Las medidas de ahorro pueden clasificarse según distintos criterios. Algunos de ellos pueden ser los que siguen: Según afecten a la oferta/demanda de energía. La mayoría de las medidas de ahorro consiguen una reducción de la demanda actual de la instalación, pero existen otras medidas que afectan a la oferta energética, es decir, que proponen un cambio en la fuente de energía consumida. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 42 / 58

43 A continuación se recogen algunas medidas clasificadas siguiendo este criterio. Tabla 8. Clasificación de medidas de ahorro según afecten a oferta/demanda de energía Según el tipo de acción a tomar. Algunas medidas de ahorro proponen una sustitución de los equipos actuales por otros más eficientes, otras suponen una mejora de la instalación actual, otras consisten en la instalación de dispositivos de ahorro y otras afectan a los hábitos de consumo del usuario. A continuación se recogen algunas medidas clasificadas siguiendo este criterio. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 43 / 58

44 Tabla 9. Clasificación de medidas de ahorro según el tipo de acción a tomar Según el centro de consumo al que afecten. Las medidas de ahorro pueden afectar a la instalación de iluminación, climatización, producción de agua caliente sanitaria, equipos A continuación se recogen algunas medidas clasificadas siguiendo este criterio. Tabla 10. Clasificación de medidas de ahorro según el centro de consumo al que afecten A la hora de realizar el cálculo del potencial de ahorro de una medida hay que tener en cuenta que: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 44 / 58

45 Hay medidas cuyo ahorro es sencillo de calcular y puede crearse un modelo informático que calcule directamente el ahorro. En general las medidas de ahorro relacionadas con la iluminación son fáciles de modelar y programar, ya que en iluminación las potencias son constantes. Para algunas medidas de ahorro referentes a climatización (por ejemplo, variación de la temperatura de consigna, mejoras en la envolvente del edificio ) se debe hacer un modelo de cargas térmicas del edificio, con la dificultad que esto supone. Otras medidas de ahorro que afectan a la climatización sí que pueden calcularse sin necesidad de realizar un modelo de cargas térmicas, particularmente aquellas relacionadas con el rendimiento de los equipos y las pérdidas en las conducciones. En general para calcular el ahorro de una medida se debe recalcular el consumo variando el factor que modifique la medida de ahorro en cuestión. Recordar que el consumo es igual a la potencia multiplicada por el tiempo. Teniendo esto en cuenta, si lo que se consigue con la medida de ahorro es reducir la potencia el cálculo del ahorro energético sería: Si lo que se reduce es el tiempo de uso de cierto equipo el cálculo del ahorro energético sería: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 45 / 58

46 Si la medida de ahorro hace referencia a un aumento del rendimiento actual del equipo el cálculo del ahorro energético sería: A continuación se recogen algunos ejemplos de medidas de ahorro que hacen referencia a los tres casos anteriores: Tabla 11. Ejemplos de medidas de ahorro con cálculo del ahorro sencillo Para cuantificar una medida de ahorro es necesario calcular una serie de conceptos: Ahorro energético: es el ahorro de energía que se conseguiría con la implementación de dicha medida. Se mide en kwh. Ahorro económico: es el ahorro en euros que corresponde al ahorro de energía conseguido con dicha medida de ahorro. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 46 / 58

47 Ahorro de emisiones: es el ahorro en emisiones de CO 2 que se consiguen al disminuir la energía consumida. Se mide en kg (o toneladas) de CO 2. Inversión: es el coste necesario para la implementación de dicha medida de ahorro. Periodo de retorno simple (PRS): da idea del plazo de tiempo necesario para la amortización de la medida de ahorro. A continuación se mencionan las fórmulas del método general de cuantificación de ahorros: A continuación se incluyen algunos ejemplos de medidas de ahorro y cómo se realizaría la estimación de ahorros energéticos y de costes: Medidas de ahorro aplicables a iluminación: Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 47 / 58

48 Medidas de ahorro Sustituir los balastos electromágneticos por balastos electrónicos Sustituir los fluorescentes actuales por otros más eficientes de última generación Instalar detectores de presencia en los pasillos Estimación del ahorro energético Al sustituir los balastos electromagnéticos por electrónicos se disminuye la potencia del sistema Al sustituir los fluorescentes por otros más eficientes se disminuye la potencia manteniendo el nivel de iluminación Debemos estimar el tiempo que están encendidas las lámparas y el tiempo que lo estarían al instalar estos equipos Estimación del coste Número de equipos precio unitario + precio instalación Número de equipos precio unitario + precio instalación Número de equipos precio unitario + precio instalación Instalar detectores de luz natural en el hall de entrada Debemos estimar el tiempo que están encendidas las lámparas y el tiempo que lo estarían al instalar estos equipos Número de equipos precio unitario + precio instalación Tabla 12. Ejemplos de medidas de ahorro de iluminación y su cuantificación Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 48 / 58

49 Medidas de ahorro aplicables a climatización: Medidas de ahorro Sustituir caldera de gasóleo actual por otra más eficiente de gas natural Estimación del ahorro energético Mediante la diferencia de rendimientos de las calderas y de PCI de los combustibles Estimación del coste Número de equipos precio unitario + precio instalación Instalar un termostato Mediante la diferencia de temperaturas y la constante de conductividad Número de equipos precio unitario + precio instalación Sistema de climatización centralizado con posibilidad de freecooling Instalar burletes Cambiar las ventanas Es muy complicado estimar el ahorro energético de estas medidas Para calcularlo es necesario un programa informático especializado (por ejemplo CALENER) Estas medidas son caras (salvo los burletes) y el precio debe estimarse según las características específicas del edificio. Instalar una puerta giratoria Tabla 13. Ejemplos de medidas de ahorro de climatización y su cuantificación Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 49 / 58

50 Medidas de ahorro aplicables a la producción de agua caliente sanitaria: Medidas de ahorro Sustituir la caldera de producción de ACS por otra más eficiente Contratar a una empresa de mantenimiento para que realice con frecuencia un mantenimiento preventivo a la caldera Estimación del ahorro energético Mediante la diferencia entre el rendimiento actual y el propuesto El ahorro que puede conseguirse depende de la situación actual de la caldera, de su edad y del uso Estimación del coste Número de equipos precio unitario + precio instalación Variable Instalar perlizadores en los grifos y duchas Mediante la diferencia de caudales consumidos con y sin perlizador Número de equipos precio unitario Instalación solar térmica Según porcentaje de sustitución Precio/m2 de instalación m2 de colectores Tabla 14. Ejemplos de medidas de ahorro de ACS y su cuantificación Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 50 / 58

51 Medidas de ahorro aplicables a equipos: Medidas de ahorro Sustituir el combustible utilizado para el calentamiento de agua en una lavadora Recuperar el calor producido por el compresor de aire comprimido para climatización Instalar variadores de velocidad en las bombas de circulación Estimación del ahorro energético Debemos estimar el consumo del nuevo combustible Debemos estimar el calor que se puede recuperar Debemos estimar la nueva potencia de las bombas y su tiempo de uso Estimación del coste Número de calderines x precio unitario + precio instalación Intercambiador de calor + instalación necesaria Número de equipos precio unitario + precio instalación Instalar enchufes programables en los equipos ofimáticos Debemos estimar el tiempo que están los equipos sin usar y la potencia que están consumiendo Número de equipos precio unitario + precio instalación Tabla 15. Ejemplos de medidas de ahorro de equipos y su cuantificación Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 51 / 58

52 A continuación se incluye una tabla con un ejemplo real de cálculo de ahorros: DESCRIPCIÓN DE LA MEJORA (kwh/a ño) AHORRO ANUAL INVERSIÓN INICIAL ( ) PERIODO DE RETORNO (años) Instalació (%) ( /año) Material n AHORRO ANUAL DE EMISIONES DE CO 2 (kg/año) Sustitución de halógenos por halógenos eficientes , , Sustitución de fluorescentes por fluorescentes eficientes y balastos electromagnétic os por electrónicos , , Sustitución de humidificadores de electrodos por ultrasónicos , , Reducción del caudal de aire en el CL-5 de la sala limpia Reducción de horas de operación en algunos climatizadores de oficinas , , , , TOTAL % , Tabla 16. Ejemplo real de potencial de medidas de ahorro en una instalación Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 52 / 58

53 Existen numerosas medidas de ahorro a aplicar que dependen de las características de cada instalación, además gracias a los avances tecnológicos cada día aparecen nuevas medidas potencialmente aplicables. A continuación se resumen algunas medidas de ahorro clasificadas según el centro de consumo al que afecten: Iluminación Sustituir lámparas incandescentes por bajo consumo Sustituir tubos fluorescentes por fluorescentes de última generación Sustituir halógenos por halógenos eficientes Sustituir vapor de mercurio por vapor de sodio Sustituir balastos electromagnéticos por balastos electrónicos Instalar relojes astronómicos Instalar detectores de presencia/interruptores temporales Instalar células fotoeléctricas Instalar balastos de doble nivel Climatización Instalar cortinas de aire y puertas giratorias Instalar láminas opacas a la radiación infrarroja Instalar toldos y persianas venecianas Instalar válvulas termostáticas Mejoras en el sistema de control y regulación Instalar variadores de velocidad en bombas Instalar sistemas de climatización eficientes Mejora de aislamientos: tuberías, ventanas Utilización de un sistema de cogeneración Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 53 / 58

54 Producción de agua ACS Instalar perlizadores en grifos y duchas Mejora de aislamientos en tuberías de distribución Instalar sistemas de producción de ACS eficientes Cambio del combustible utilizado Instalar energía solar térmica Instalar variadores de velocidad en bombas Equipos Instalar enchufes programables en equipos ofimáticos Desconectar la fase de fuerza de una instalación Instalar equipos eficientes (motores, electrodomésticos ) Cambio del combustible utilizado (lavadora, secadora ) Instalar variadores de velocidad en motores Recuperar calores residuales para otras aplicaciones Bajar la temperatura del aire de admisión de un compresor Envolvente Doble acristalamiento en puertas y ventanas Mejora de carpinterías (rotura de puente térmico) Mejora de aislamientos en tuberías de distribución Mejora de aislamiento de una caldera La mayoría de estas medidas de ahorro se explicarán posteriormente en el capítulo 6, en el apartado referente al estudio de cada uno de los centros de consumo. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 54 / 58

55 6 REDACCIÓN DEL INFORME Una vez realizados todos los cálculos de medidas de ahorro se procede a la redacción de un informe que se entregará al cliente. Este informe ha de contener todo el trabajo realizado. Según el nivel de detalle de la auditoría realizada el informe contendrá más o menos datos y resultados. Además el formato puede variar en función del tipo de proyecto y de cliente. En general se entregan proyectos en formato de texto y presentación. Un informe de auditoría como mínimo ha de contener: Descripción de las instalaciones o Un estudio de los consumos energéticos del edificio: consumos totales anuales, evolución del consumo a lo largo del año o Inventario de los equipos consumidores de energía o Descripción del funcionamiento de las instalaciones Balance energético o Balance por fuentes de energía o Balance por usos de cada fuente de energía o Balance energético total Medidas de ahorro o Descripción de las medidas de ahorro aplicables o Potencial de ahorro de cada medida Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 55 / 58

56 o Selección de las medidas de ahorro recomendadas Conclusiones o Tabla resumen con el potencial de ahorro de cada una de las medidas de ahorro recomendadas o Ahorro energético, económico y ambiental total o Inversión y periodo de retorno total Tabla 17. Contenido de un informe de auditoría Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 56 / 58

57 7 REVISIÓN Y CONTROL DE CALIDAD Una vez redactado el informe de auditoría se procederá al proceso de revisión y control de calidad del mismo. Las fases de las que consta este proceso son: Redacción del informe: por parte del ingeniero responsable del proyecto. Revisión del informe: por parte del departamento de control de calidad, que realiza una revisión numérica y de formato. Envío del informe al cliente: tras la realización de las correcciones propuestas por el departamento de calidad, para su lectura por parte del cliente. Corrección del informe: por parte del ingeniero responsable del proyecto tras la recepción de los comentarios del cliente. Entrega del informe definitivo y finalización del proyecto. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 57 / 58

58 BIBLIOGRAFÍA Guía sobre la Gestión Energética Municipal Dirección General de Industria, Energía y Minas. Conserjería de Economía e Innovación Tecnológica. Guía de Rehabilitación Energética de Edificios de Viviendas Dirección General de Industria, Energía y Minas. Manual de Auditorías Energéticas Asociación para la Investigación y Diagnosis de la Energía. Norma UNE sobre Auditorías Energéticas. Curso de Gestor Energético y Eficiencia Energética- Ambientum 58 / 58