Ing. Ruben R. Tomasco Introíni rtomasco@onflow.com.uy
Onflow Ingeniería Aplicada Es una empresa que tiene como objetivo brindar un servicio económico confiable y de excelencia, ofreciendo soluciones y proyectos de acondicionamiento térmico de carácter residencial, comercial e industrial. Origen: Fundada en julio del 2004 por un grupo interdisciplinario de profesionales y técnicos, dedicados al acondicionamiento térmico. Campo de acción: Aire acondicionado, Calefacción, Salas de máquinas, Desarrollo de equipamiento, Auditoría energética, Asesorías en anteproyectos y proyectos, Tratamiento de aire, Deshumidificación, Humidificación, Piscinas, Procesos de secado.
Obras realizadas Más de 40 edificios acondicionados. Más de 2000 residencias acondicionadas. 10 Hoteles 10 Clubes Deportivos 18 Mutualistas y Hospitales. 8 Intendencias 12 Ministerios 6 Bancos 4 Embajadas 10 Entes Públicos Presidencia de la República Universidades Más de 60 Industrias. Proyectos para el exterior.
Departamento de Auditoría Energética Este Departamento se especializa en la generación de una serie de productos de consultoría, concentrándose en la optimización de costos en diversos servicios públicos como son: Energía Eléctrica, Gas, Fuel-oil, Gas-oil y Agua.
Caso en estudio: Club Deportivo en Montevideo Concurrencia: 340 personas / día. Instalaciones: Piscina cerrada climatizada. Gimnasios. Sala de aparatos. Vestuarios. Oficinas comerciales. Cantina. Horario de atención: 16 horas de lunes a viernes y 8horas los sábados. Se planteó el modelo termodinámico de todo el sistema
Situación actual Matriz energética: Básicamente Gas Natural salvo para el funcionamiento de bombas, sistema de deshumidificación, aire acondicionado, etc, en donde se utiliza energía eléctrica. Tarifas contratadas Luz: general simple Gas: Servicio general P Costos totales anuales Luz: U$S 19.230 Gas: U$S 43.100 Agua: U$S 8.400 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1 Distribución de los costos costo de agua costo de gas natural costo de luz
Usos Energéticos 1. Piscina Se trata de una piscina cerrada calefaccionada por medio de un circuito alimentado por una caldera a gas natural de 200.000 kcal/h de potencia. 2. Agua sanitaria El circuito de agua caliente sanitaria destinada a las duchas de los vestuarios se alimenta desde un tanque de 2500 litros, que mediante un serpentín de cobre es calentado por la caldera. 3. Calefacción La calefacción del ambiente se logra mediante 6 unidades tipo fancoil calentados por la mencionada caldera y alrededor de 20 equipos de aire acondicionado..
diciembre setiembre octubre noviembre 1.000.000 900.000 800.000 700.000 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 0 Situación actual junio julio agosto meses piscina agua sanitaria calefacción mayo abril marzo febrero enero kcal/día
diciembre 2.500.000 2.000.000 1.500.000 1.000.000 500.000 0 Distribución energética junio julio agosto setiembre octubre noviembre meses Total Piscina (kcal/dia) agua sanitaria (kcal/dia) calefacción (kcal/dia) mayo marzo abril febrero enero
DIBUJO DEL SISTEMA.
Metodología de trabajo 1. Estudio del sistema mediante el uso de la termodinámica. 2. No trasladar resultados de una realidad a otra. 3. Obtención de datos incluyendo la toma de medidas in situ (temperaturas de aire y agua, caudales, etc). 4. Estudio de las distintas alternativas (ahorro, inversión y repago). 5. Ejecución de un Plan Director: etapas, montajes e inversiones. 6. Instalación de la maquinaria en cada etapa. 7. Seguimiento y mediciones.
Se plantearon las siguientes alternativas: 1. Mejora de la aislación: Disminuir las pérdidas en la piscina. Mejora de las aislaciones en cañerías. 2. Uso de Energía Solar Térmica: Instalación de Paneles Solares 3. Uso de Energía Eléctrica: Trabajar en los horarios de tarifa reducida mediante el uso de caldera eléctrica. Realizar un cambio tarifario más conveniente. Uso de la Bomba de calor para la generación de energía calorífica.
4. Uso de leña Generación de calor por medio de la Instalación de una caldera a leña.
Discusión Mejoras en la aislación y en la deshumidificación en ambiente de piscina. m3 de gas ahorrados/año Ahorro anual (U$S) Inversión (U$S) Repago (años) 3.063 2.012 5.490 2.7 Pérdidas en piscina ahorro de combustible 800.000 3.500 700.000 3.000 k c a l/dia 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 0 enero febrero marzo abril mayo junio julio meses agosto setiembre octubre noviembre diciembre con aislación sin aislación m3/mes 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0 enero febrero marzo abril mayo junio julio meses agosto setiembre octubre noviembre diciembre m3 de combustible con aislación m3 de combustible sin aislación
Uso de Energía solar Panel de tubos de vidrio al vacío sistema Heat Pipe. En la actualidad son los paneles con mayores rendimientos del mercado. Julio Octubre Enero Aporte unitario de paneles (kcal/dia) 2.052 5.120 8.400 Cantidad de paneles necesarios para cubrir los requerimientos energéticos en piscina. Cantidad de paneles necesarios para cubrir los requerimientos energéticos del agua sanitaria. 340 121 37 149 46 17 Cantidad de paneles necesarios para cubrir los requerimientos energéticos de calefacción 288 73 0
Piscina Nº de paneles: 37 800.000 Piscina 700.000 600.000 Ahorro anual Inversión Repago (años) kcal/dia 500.000 400.000 300.000 200.000 aporte paneles (kcal/dia) calor requerido (kcal/dia) 100.000 5.641 33.660 6.0 0 enero febrero marzo abril mayo junio julio agosto setiembre octubre nov dic meses Nº de paneles: 300 3.000.000 2.500.000 Piscina 2.000.000 Ahorro anual Inversión Repago (años) 19.672 201.440 10.2 kcal/dia 1.500.000 1.000.000 500.000 0 enero febrero marzo abril mayo junio julio meses agosto setiembre octubre nov dic aporte paneles (kcal/dia) calor requerido (kcal/dia)
Piscina + agua sanitaria Nº de paneles: 54 1.200.000 piscina + agua sanitaria Ahorro (US$/año) Inversión Repago (años) kcal/dia 1.000.000 800.000 600.000 400.000 aporte paneles (kcal/dia) calor requerido 7.519 52.582 7.0 200.000 0 enero febrero marzo abril mayo junio julio meses agosto setiembre octubre nov dic Nº de paneles: 300 1.400.000 1.200.000 piscina + agua sanitaria Ahorro (US$/año) Inversión Repago (años) kcal/dia 1.000.000 800.000 600.000 aporte paneles (kcal/dia) calor requerido 20.715 206.320 10.0 400.000 200.000 0 enero febrero marzo abril mayo junio julio meses agosto setiembre octubre nov dic
Piscina + agua sanitaria + calefacción Nº de paneles: 54 2.500.000 piscina + agua sanitaria + calefacción 2.000.000 Ahorro Inversión Repago (años) 7.519 57.462 7.6 kcal/dia 1.500.000 1.000.000 500.000 0 enero febrero marzo abril mayo junio julio meses agosto setiembre octubre nov dic aporte paneles (kcal/dia) calor requerido Nº de paneles: 300 3.000.000 piscina + agua sanitaria + calefacción Ahorro Inversión Repago (años) 20.715 211.200 10.2 kcal/dia 2.500.000 2.000.000 1.500.000 1.000.000 500.000 0 enero febrero marzo abril mayo junio julio meses agosto setiembre octubre nov dic aporte paneles (kcal/dia) calor requerido
Uso de Energía Eléctrica Estudio de cambio tarifario Tarifa actual: General simple Tarifa propuesta: MC1 0.23-0.4 Kw Uso de Caldera eléctrica en los horarios de tarifa reducida (estudio de 2 opciones):
a. Maximizar el ahorro: Cambio tarifario Usar la energía eléctrica en los horarios más baratos (valle 0 a 7hs). Tarifa Valle ($/kw) Llano ($/kw) Punta ($/kw) Cargo por potencia contratada ($/kw) MC1 0.23-0.4Kw 0,925 2,202 5,089 173,6 Calefaccionamiento de piscina y tanque de agua sanitaria por medio de una caldera eléctrica de 52 kw. Potencia necesaria para calefaccionar la piscina a 32,5 ºC y agua sanitaria a 70ºC. Potencia adicional contratada 8.5 kw = ((52+5)/2 20).
b. Minimizar el período de repago Cambio tarifario Tener el consumo eléctrico en los horarios más baratos (valle 0 a 7hs). Calefaccionamiento de piscina y tanque de agua sanitaria por medio de una caldera eléctrica de 35 kw, Potencia adicional contratada: 0 kw = ((35+5)/2 20). Comparativo Cargo fijo adicional mensual Cargo variable Ahorro anual Inversión Repago (años) Caldera 52 kw Caldera 35kW 563 3.586 2.312 12.000 5.2 0 2.414 1.618 7.300 4.4
Bomba de calor. Invierte la secuencia de un proceso refrigerante calentando un recinto. Genera un ahorro energético ya que solo consume energía para desplazar el calor de un lugar a otro y no para generarlo. Por cada kw consumido entrega entre 2.5 y 4 kw (dependiendo de la temperatura ambiente y la temperatura de trabajo). Cuando la bomba de calor se la hace funcionar en ciclo inverso funciona como un ciclo de expansión directa. El equipo cumple doble propósito: calefacción y refrigeración. Innovación de nuestra empresa (aplicación en losa radiante).
Bomba de calor Beneficios ahorro energético disminución de emisiones máximo confort horas de funcionamiento independientes de la franja horaria Un único equipo tiene la capacidad para acondicionar un ambiente tanto en invierno como en verano (se evita la instalación de varias condensadoras). Buen aprovechamiento espacial Necesidad de fomentar la sustitución de las calderas para calefacción central de losa radiante para edificios por bombas de calor por agua. Experiencia en edificios y hoteles logrando repagos menores a 4 años.
Aplicación de la bomba de calor en el club Se estudió el uso para climatizar el agua de la piscina. Se mantiene la caldera a gas para el resto de los servicios y para respaldo en días muy fríos en piscina (10 % de la energía requerida para calefaccionar la piscina será aportada por la quema de gas). Se genera una disminución de las emisiones de CO2. Ahorro anual Inversión Repago (años) 5.321 9.800 1.8
Uso de Leña Instalación de una Caldera a leña Adecuación de sala de máquinas. Acondicionamiento de lugar para estiva. Posibilidad de contratar un nuevo operario para la carga de leña (no previsto en el costeo). Necesidad de buen relacionamiento con el proveedor. Ahorro Inversión Repago (años) 26.775 23.200 0.9
Conclusiones Ejecutar la mejora en la aislación del sistema. Ahorro anual (U$S) Inversión (U$S) Repago (años) 2.012 5.490 2.7 En caso de ser posible, usar leña como combustible. Ahorro anual Inversión Repago (años) 26.775 23.200 0.9
Conclusiones Instalación de paneles solares. Se determinará el máximo número de paneles para minimizar el Piscina período de repago. 37 Paneles Ahorro anual Inversión Repago (años) 5.641 33.660 6.0 kcal/dia 800.000 700.000 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 0 enero febrero marzo abril mayo junio meses julio agosto setiembre octubre nov dic aporte paneles (kcal/dia) calor requerido (kcal/dia) 54 Paneles 1.200.000 piscina + agua sanitaria Ahorro (US$/año) Inversión Repago (años) kcal/dia 1.000.000 800.000 600.000 400.000 aporte paneles (kcal/dia) calor requerido 7.519 52.582 7.0 200.000 0 enero febrero marzo abril mayo junio julio meses agosto setiembre octubre nov dic
Conclusiones Considerar el uso de la bomba de calor cuando la demanda energética no es satisfecha por medio de los paneles solares (períodos de invierno y en las noches). Ahorro anual Inversión Repago (años) 5.321 9.800 1.8 Para el caso que no se pueda hacer uso de leña como combustible, plantear combinaciones de las distintas alternativas, caldera eléctrica, bomba de calor, paneles solares y caldera a gas, estudiando para cada caso el ahorro anual y su período de repago. Las conclusiones no se pueden trasladar de una organización a otra, se requiere de un estudio de ingeniería particular `para cada situación.
MUCHAS GRACIAS!