Clase 2 Auditora Energetica

MÓDULO 2: LA AUDITORÍA ENERGÉTICA. METODOLOGÍA Y HERRAMIENTAS PARA LA EVALUACIÓN DE LOS CONSUMOS ENERGÉTICOS

Iniciación a la Gestión y Eficiencia Energética: Edificios Edificios e instalaciones instalaciones

INDICE INDICE............................................................ ............................................................................................................................. ............................................................................................................... .............................................. 2 1. FASES DE DESARROLLO DE UNA AUDITORÍA ENERGÉTICA........................................................... ........................................................................... ................ 3

1.1 Fase 1. Recopilación de información y análisis preliminar .................................................................................... .............................................. ...................................... 3 1.2 Fase 2. Toma de datos. Contabilización Contabiliz ación de consumos .............................................................. ........................... 5 1.3 Fase 3. Estudio y análisis. Simulación. ........................................................................................................... ............................................. .................................................................... ...... 8 1.4 Fase 4. Introducción de mejoras ......................................................................................................................... 10 1.5 Fase 5. Estudio de viabilidad económica. ........................................................................................................... 13 2. TOMA DE DATOS Y CONTABILIZACIÓN CONTABILIZACIÓN DE CONSUMOS ................................................................................. 13

2.1 Exigencia administrativa ......................................................... ........................................................................................................................ ............................................................................. .............. 13 2.2 Generalidades ................................................................................................................. ................................................... .................................................................................................. .................................... 14 2.3 Aparatos de medida............................................................................................................................................. 15 3. MEDICIONES Y CALCULOS: DATOS Y RESULTADOS ...................................................................................... 29

3.4 Registro de datos y ratios energéticos ................................................................................................................ 45 4. ESTUDIO DE UN CASO DE APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA A UN EDIFICIO DE VIVIENDAS EN MADRID ............................................................................................................................................. .............................................................................. ........................................................................................ ......................... 46

4.5 Edificio objeto. ...................................................................................................... ........................................ ............................................................................................................. ............................................... 47 4.6 Situación legal del inmueble .............................................................. ............................................................................................................................. .................................................................. ... 47 4.7 Documentación recopilada ......................................................................................................... ......................... 48 4.8 Descripción y estado actual del edificio ........................................................ ............................................................................................................... ....................................................... 51 4.9 Subvenciones ............................................................................................................................. ............................................................... ....................................................................................... ......................... 56 4.10 Actuaciones en el edificio ...................................................................................... ............................................ 56 5. ANEXO: CERTIFICACIÓN ENERGÉTICA DE EDIFICIOS................................................. .................................... 62 6. ANEXO: INSPECCIONES REGLAMENTARIAS ........................................................ .................................................................................................... ............................................ 66

6.1 Exigencias legales ........................................................ ...................................................................................................................... ....................................................................................... ......................... 66 6.2 Periodicidad de las inspecciones de eficiencia energética .................................................................................. 70 6.3 Determinación del rendimiento energético de generadores de calor. ................................................................. ................................ ................................. 71 6.4 Determinación del rendimiento energético de generadores de frio ..................................................................... ....................................................... .............. 94 7. REFERENCIAS REFERENCIAS .................................................................................................................................................... ..................................................................................... ................................................................. 132

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Auditoría energética. energética. Metodología Metodología y herramientas herramientas para la evaluación evaluación de los los consumos energéticos

1. FASES DE DESARROLLO DE UNA AUDITORÍA ENERGÉTICA 1.1 Fase 1. Recopilación de información y análisis preliminar El paso previo para desarrollar una auditoría es establecer una persona de contacto por parte del cliente, que se encargue de proporcionar la información requerida, y poner al auditor en contacto con el personal involucrado: de administración, de mantenimiento, técnicos, y otros miembros de la plantilla o propietarios del edificio. Debe asegurarse documentalmente de manera previa al inicio de los trabajos la confidencialidad confidencialidad de la información aportada por el cliente. A continuación se listan los datos esenciales esenciales que deben ser solicitados: solicitados: 

Datos documentados generales: g enerales: o

Propiedad del edificio

o

Gestor y persona de contacto

Situación

o



o

Actividad, uso del edificio

o

Horarios y condiciones de uso

o

Reseña de zonas especiales o tratamiento tratamient o diferente a la generalidad del edificio

Datos documentados de construcción: o

Fecha de construcción.

Memoria de ejecución (interesa especialmente la composición de los

o

cerramientos de la envolvente).



o

Planos de arquitectura arquitect ura lo más actualizados posibles.

o

Planos y esquemas de principio de las instalaciones. instalacio nes.

Datos documentados de electricidad: la mayor parte de la información siguiente debe estar reflejada en las facturas eléctricas, que se solicitarán con la mayor retroactividad retroactividad posible:

3

Iniciación a la Gestión y Eficiencia Energética: Edificios e instalaciones

o

Compañía comercializadora.

o

Tensión de suministro

o

Nº de acometidas y potencia asociada

o

Potencias contratadas.

o

Control de potencia máxima (limitador ó maxímetro/s)

o

Tarifa contratada en cada acometida

o

Energía consumida y coste (mensual)

o

Energía reactiva (factor de potencia)

o

Factor de utilización de potencia contratada

o

Discriminación horaria, si procede (consumo en horas valle, punta, llano)

Estacionalidad

o

Interruptibilidad

o

Adicionalmente se solicitará:



o

Contratos eléctricos.

o

Característica de los centros de transformación propiedad del cliente

o

Ratios y costes individuales, caso de haber reparto de consumos

o

Partes de mantenimiento.

Datos documentados de combustibles: reflejados en las facturas de combustibles, que se solicitarán con la mayor retroactividad posible: o

Compañía suministradora

o

Tipo de combustible

o

Características del combustible (PCI)

o

Sistema de suministro (continuo, discontinuo)

o

Consumo y coste (mensual)

o

Coste unitario (por kg, y por kcal)

o

Interruptibilidad, si procede

Adicionalmente se solicitará: o

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Contratos de suministro de combustible.

Auditoría energética. Metodología y herramientas para la evaluación de los consumos energéticos



o


o

Partes de mantenimiento.

Datos documentados de distribución de agua: o

Consumo (mensuales)

o

Costes ( mensuales)

o


o

Tipos de consumo: AFS, ACS, refrigeración …

o

Grupos de presión: tipos, potencia, caudal,

o

Almacenamiento: aljibes, depósitos, aislamiento.

Adicionalmente a la información requerida al cliente, el auditor debe recopilar los datos estadísticos climatológicos de la zona. En caso de no aportarse planos de la edificación deberán aportarse o confeccionarse croquis adaptados a la realidad existente, que luego van a ser necesarios en la fase de toma de datos. Conviene que el cliente facilite al auditor un data room donde poder realizar el estudio de la documentación que no pueda ser retirada del edificio, por confidencialidad , estado o volumen de la misma. Reunida toda la información necesaria se procede a su análisis y se realiza un informe preliminar de la situación actual.

1.2 Fase 2. Toma de datos. Contabilización de consumos En esta fase se realiza el trabajo de campo. En una primera visita, el asesor energético obtendrá una visión general del edificio y de sus instalaciones, identificando los aspectos susceptibles de ser registrados o contabilizados en las futuras visitas. Además se tomarán datos como la orientación del edificio y la influencia de las edificaciones circundantes y el entorno

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Tras la primera visita debe realizarse un plan de trabajo, que permita la recopilación de la información necesaria en el menor número de visitas posibles. Este plan de trabajo consigue evitar desplazamientos extra, con la consiguiente pérdida de tiempo. Se confeccionarán cuestionarios para la toma de datos físicos (temperaturas, caudales, consumos, iluminación, etc) adaptados al edificio o edificios a auditar. Posteriormente, el auditor energético realizará un recorrido sistemático y metódico del conjunto, apoyado en los cuestionarios elaborados y en hojas de toma de datos, buscando información concreta, y realizando mediciones específicas para la obtención de datos, ayudándose de los equipos que se describen en capítulo aparte. Orientativamente, los cuestionarios pueden incluir algunos de los siguientes parámetros adaptándolos a cada tipo de edificio. 

Cuestionarios de construcción: o

Tipología de carpinterías, acristalamientos y protecciones solares.

o

Presencia de puentes térmicos (con cámara termográfica)

o

Reformas posteriores al proyecto de ejecución: nuevos cerramientos, tabiquería o redistribución de espacios.



o

Permeabilidad de los accesos, estanqueidad general del edificio

o

Campos “memo” sobre el e stado general del edificio, y su mantenimiento.

Cuestionarios de la instalación eléctrica: o

Características de la acometida o acometidas

o

Número y tipo de contadores (activa, reactiva, de tarifa simple o múltiple, generales o individuales)

o

Sistemas de control de potencia demandada (ICPs, maxímetros)

o

Presencia de equipos de compensación de energía reactiva (baterías de condensadores)

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o

Nº y características de los motores eléctricos

o

Cuadros de distribución: circuitos y protecciones


o

Campos “memo” sobre el estado general de la instalación, su mantenimiento y su adecuación a la normativa vigente.



Cuestionarios de la instalación de alumbrado: o

Comprobación o ubicación de luminarias en planos o croquis preexistentes, incluida su fijación (suspendidas, encastradas, etc.) y su altura respecto al plano de trabajo.

o

Factor de reflexión de las paredes (color, material)

o

Tipología de las diferentes luminarias (tensión, potencia, coseno de fi, regulación)

o

Nivel de iluminación en las estancias (con luxómetro)

o

Cuadros de distribución: circuitos y protecciones

o

Sistemas de control de iluminación

o

Campos “memo” sobre el uso del alumbrado, su mantenimiento y limpieza y su adecuación a la normativa vigente.





Cuestionarios de las instalaciones de combustible: o

Características de los contadores

o

Características de descarga/almacenamiento

Cuestionarios de las instalación de climatización: o

Comprobación de planos (dimensiones de los locales, espacios climatizados)

o

Condiciones interiores (temperatura ambiental y de los cerramientos, humedad relativa)

o

Prácticas de uso (horarios, niveles de temperatura)

o

Tipo de instalación (eléctrica, combustible, centralizada o individual, etc.)

o

Potencia de la instalación y características de los emisores de calefacción

o

Potencia y característica de los equipos de producción de frío.

7


o

Potencia, caudal y característica de los equipos de tratamiento de aire.

o

Presencia y característica de sistemas de recuperación de calor/frío.

o

Presencia de contadores de energía.

o

Estado de la instalación eléctrica asociada, si procede

o

Parámetros de la de combustión , si procede

o

Redes de distribución, tipo, material, aislamiento.

o

Regulación y control

o

Campos “memo” sobre el estado general, mantenimiento y limpieza y

su

adecuación a la normativa vigente.



Cuestionarios de instalación de agua: o

Comprobación de planos y/o esquemas de principio

o

Filtrado y almacenamiento.

o

Baterías de contadores, contadores generales

o

Potencia y característica de los equipos de producción de ACS.

o

Tipología, diámetros y aislamiento de las conducciones.

o

Puntos de consumo.

o

Campos “memo” sobre el estado general, mantenimiento y limpieza y

su

adecuación a la normativa vigente.

La contabilización de consumos exige la instalación de equipos de medida en los puntos apropiados. Dichos equipos pueden estar presentes o no, lo cual debe reflejarse en los cuestionarios. Más adelante se incluye un capítulo dedicado a los tipos de contadores disponibles, lugar donde deben colocarse, cómo instalarlos y cómo interpretar y analizar las lecturas obtenidas.

1.3 Fase 3. Estudio y análisis. Simulación. A partir de los datos recogidos y la contabilización de los consumos energéticos, se procederá por parte del auditor al procesado de los mismos, obteniendo para cada instalación – y en la

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medida de lo posible para cada equipo-- valores totales, valores medios, ratios, rendimientos, costes, evoluciones en el tiempo, etc. Así, se compararán potencias nominales de los equipos con potencias útiles, energías consumidas con energías útiles, rendimientos de las diferentes instalaciones individuales, etc. Se trata en esta fase de asignar a cada instalación y a cada equipo de la misma la parte proporcional de los consumos energéticos, respecto del total. Se identifican así los focos de gran consumo energético, para poder concentrar los esfuerzos de eficiencia y ahorro en dichas partidas.

Se evalúan los parámetros y ratios característicos: 

Potencia instalada



Energía útil transferida y energía consumida



Rendimientos



Costes unitarios

Más adelante se incluye capítulos monográficos dedicados a la determinación de rendimientos

–instantáneos y estacionales- de equipos individuales y de la instalación en su conjunto. Con todo ello se determina cuál es la situación actual del edificio; esto supone un prediagnóstico. El siguiente paso es comparar dichos resultados con valores de diseño o datos estadísticos, esto es, con un modelo ideal (el comportamiento ideal del edificio y sus condiciones de trabajo ideales). Conocida la situación actual y la idónea se establece la comparativa entre ambas situaciones, de la que se podrán obtener conclusiones acerca de la posible necesidad de introducir mejoras encaminadas a aumentar el ahorro energético y proteger el medio ambiente disminuyendo las emisiones contaminantes.

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1.4 Fase 4. Introducción de mejoras Para mejorar la eficiencia energética de las instalaciones térmicas, además de cumplir con las exigencias establecidas en el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (en

adelante

“ RITE”) para

nuevas

instalaciones,

sería

conveniente

seguir

algunas

recomendaciones técnicas: 

Mejora en los contratos con los suministradores de servicios energéticos. o

Negociación de nuevos contratos eléctricos y de gas natural

o

Sondeo continuo del mercado de combustible liberalizado (gasóleo, gases licuados del petróleo, biomasa, etc.)



Edificación: o

Mejora del nivel de aislamiento de la envolvente térmica del edificio, en los términos indicados en el CTE HE1

o

Reducción de puentes térmicos

o

Mejora de estanqueidad de puertas y huecos

Mejora de las características de los huecos (carpinterías y vidrios):

o

transmitancias y factor solar o

Tratamientos especiales de los vidrios para mejorar su comportamiento térmico en invierno/verano



o

Instalación de elementos de sombra

o

Eliminación de condensaciones en paramentos exteriores

Instalación de calefacción y producción de ACS: o

Reparación, sustitución de equipos obsoletos con bajo rendimiento

o

Sustitución de la caldera (mejor de condensación o baja temperatura que estándar) para aumentar el rendimiento o para posibilitar el uso de un combustibles alternativos, con menor impacto ambiental.

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o

Introducción de bombas de impulsión en determinados puntos del circuito

o

Instalación de quemadores modulantes

o

Instalación de recuperadores de calor en los conductos de humos


o

Instalación de pirostatos en conducto de humos para prevenir excesivas temperaturas de los gases de combustión

o

En instalaciones con varias calderas en paralelo se recomienda el uso de válvulas de cierre estanco que permitan mantenerlas disponibles (en caliente) hasta el siguiente arranque

o

Aislar térmicamente, además de tuberías y depósitos de agua caliente, los elementos singulares existentes en la red de distribución (como válvulas,

bombas, bridas …) o



Control de infiltraciones de aire

Producción de agua caliente con energía solar o

Por la situación privilegiada de España se debe plantear la instalación de paneles solares, en términos más exigentes que la contribución mínima establecida en el CTE HE4

o

En lo posible puede estudiarse la contribución solar para las instalaciones de calefacción y refrigeración

o

Se recomienda hacer un seguimiento semanal del comportamiento de la instalación solar (grado de cobertura de demanda).

o

No se recomienda la instalación de sistemas de disipación de excedentes energéticos al ambiente (aerotermos)



Instalaciones de refrigeración: o

Control de caudales de ventilación

o

Ajuste de las temperaturas de agua enfriada y de agua caliente.

o

Sustitución de sistemas de caudal de aire constante por sistemas de caudal de aire variable.

o

Promover los sistemas en bucle, que permitan la recuperación de calor cuando hay máquinas en régimen de calefacción y refrigeración, simultáneamente

o

Programa de limpieza y mantenimiento de filtros

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o

Instalación de sistemas de recuperación del calor del del aire de extracción extracción (o renovación)



Instalación de alumbrado: o

Mejorar el diseño global de la instalación de iluminación, no sólo en lo referente a niveles de iluminación sino en los términos de eficiencia energética que establece el CTE HE3

o

Aprovechamiento Aprovechamiento máximo de la luz solar

o

Regulación de la iluminación artificial en función de la luz solar

o

Evitar el deslumbramiento deslumbramie nto con parasoles ó cortinas.

o

Sustitución Sustituc ión de luminarias por otras de bajo consumo.

o

Empleo de sistemas sistemas de desconexión desconexión por temporización temporización o detectores de presencia en zonas comunes



Instalación de equipos de regulación y control: o

Control de temperaturas temperaturas de impulsión impulsión en en función función de condiciones exteriores

o

Mejora de la regulación de la temperatura de confort confort de forma independiente independiente en los espacios habitables mediante el empleo de válvulas termostáticas (u otros sistemas)

o

Equilibrado Equilibrado hidráulico de circuitos

o

En sistemas sistemas centralizados, centralizados, instalación instalación de sistemas sistemas de regulación programable programable y telegestionable

o



Regulación de los sistemas de iluminación

Posibilidad Posibilidad de recuperar energía: o

Instalación de recuperadores recuperadores de calor (frío/calor)

o

Empleo de técnicas técnicas de free-cooling cuando el ambiente ambiente exterior exterior lo lo permita. permita.

Introducción de de energías renovables o sistemas de alta eficiencia energética (como la cogeneración o trigeneración)

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Una vez establecidas las propuestas oportunas se deben realizar de nuevo los balances energéticos para comprobar que el resultado obtenido sea el deseado.

1.5 Fase 5. Estudio de viabilidad económica. En el caso de que las propuestas de mejora requieran inversión, puede resultar interesante realizar un estudio de viabilidad económica de cada una de ellas. Este estudio es muy útil cuando la decisión de aplicar las propuestas de ahorro energético dependa de nuestro cliente. No lo es, evidentemente, cuando la auditoría responde a la necesidad de cumplir con las inspecciones periódicas marcadas por el RITE. Para cada propuesta se detallarán los costes de implantación, los ahorros que se van a obtener con su aplicación y con ello los plazos de amortización de las inversiones a realizar. Estos datos son fundamentales en la toma de decisiones entre varias alternativas rentables energéticamente pero de diferente rentabilidad económica. Se pueden dar casos en los que el periodo de amortización supera la esperanza de vida de la instalación ó de los equipos. Para terminar la auditoría energética se entregará una documentación que recopile todos los datos recabados en las fases 1 y 2, resultados de los balances de la fase 3, las alternativas propuestas en la fase 4 y todo ello acompañado del estudio realizado en la fase 5.

2. TOMA DE DATOS Y CONTABILIZAC CONTABILIZACIÓN IÓN DE CONSUMOS 2.1 Exigencia administrativa El nuevo RITE establece, entre otros, los requisitos mínimos de eficiencia energética que deben cumplir las instalaciones térmicas de los edificios y, en particular, los equipos generadores de calor y frío. Asimismo, se fija la necesidad de contabilizar los consumos derivados del uso de dichos sistemas, con el doble fin de repartir gastos comunitarios en sistemas centralizados y de realizar un seguimiento de la eficiencia energética de las instalaciones. El ámbito de aplicación del RITE alcanza las instalaciones térmicas de calefacción, refrigeración y ventilación (climatización) y producción de agua caliente sanitaria, con interés prioritario en las instalaciones con potencia superior a 70 kW.

13


La eficiencia energética en la edificación pasa, indudablemente, por introducir actuaciones específicas de ahorro (fuentes de energía, equipos, sistemas y control) pero también porque dichas medidas sean efectivas. De nada serviría disponer una caldera de condensación si las temperaturas de funcionamiento del circuito de agua caliente son inapropiadas o, en el extremo, de un sistema de paneles solares que no se conecta al servicio de producción de ACS. Por otro lado, es obvio que el seguimiento de la eficiencia de las instalaciones instalaciones

energéticas pasa por conocer cómo están funcionando (“lo que no se puede medir no puede mejorarse”). La exigencia administrativa de mantener un rendimiento energético de las instalaciones aceptable obligará a los distintos agentes participantes (promotores, constructoras, técnicos, fabricantes, instaladores y mantenedores) a tener una actitud más positiva hacia la eficiencia energética, pues la Administración y los propios usuarios podrían pedir responsabilidades en relación con el cumplimento de esta exigencia. Hasta el momento, las instalaciones han sido diseñadas bajo la premisa del confort y la seguridad de los usuarios, con escasa atención a los aspectos energéticos. La exigencia administrativa reflejada en el RITE permitirá multiplicar el número de actuaciones y, en consecuencia, consecuencia, estas se irán perfeccionando con el tiempo. Además el carácter prestacional del RITE, frente a la opción prescriptiva o puramente impositiva, posibilitará la adopción de soluciones innovadoras, cuyos resultados será necesario comprobar por lo que la medición de la eficiencia energética se configura también como una medida que fomenta la innovación y la mejora continua.

2.2 Generalidades Los niveles de eficiencia energética de las instalaciones no deben medirse solamente de forma puntual e instantánea, pues las condiciones ambientales y de funcionamiento en el momento del examen pueden diferir considerablemente de las condiciones de diseño y la capacidad nominal de la planta. Por ello, sin duda, son preferibles las mediciones estacionales, esto es, valores acumulados o promediados al cabo de un cierto periodo de funcionamiento, durante el cual las condiciones de uso habrán sido muy variables.

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La evaluación del rendimiento estacional de una instalación pasa por disponer de instrumentos de medida apropiados, de un procedimiento de toma y registro de datos y de una sistemática de análisis comparativo a través de ratios prefijados de antemano. La guía técnica del IDAE [ver referencias] –tomada aquí como referencia- recoge como ratio fundamental el Rendimiento Estacional Anual corregido. Se trata de una medición estacional, sobre los datos recogidos a lo largo de un año, y normalizados los resultados como emisiones de CO2, con el fin de contabilizar adecuadamente las contribuciones de diferentes fuentes de energía. La estimación de este ratio (REAc) resulta más sencilla en instalaciones hidrónicas o TODO AGUA, esto es, aquellas que utilizan como elemento caloportador el agua, por la mayor facilidad para la medición de caudales y temperaturas. Por el contrario, en instalaciones TODO AIRE (conductos de aire) y TODO REFRIGERANTE (circuitos frigoríficos) la aplicación de esta metodología resulta más complicada.

2.3 Aparatos de medida. 2.3.1. Contadores El Rendimiento Estacional Anual corregido no es sino la relación entre la energía útil transferida al edificio y la energía consumida por la central térmica (generadores de calor y frío) para tal fin, durante el periodo establecido (anual). Se establece la necesidad de contabilizar, de un lado, la energía útil –en forma de agua caliente o fría- y de otro, el gasto de electricidad y de los diferentes combustibles (sólidos 1, líquidos y gaseosos), cuya conversión a energía se hace a través de su poder calorífico inferior

–adecuadamente acreditado-.

1

La medición del consumo de combustibles sólidos (biomasa y/o carbón) no requiere el uso de aparatos específicos de medida, por la especial naturaleza de estos.

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Contadores de agua fría y caliente El consumo de agua fría procedente

de la red de abastecimiento, se mide mediante

contadores de agua fría, que pueden ser individuales o generales. Habitualmente en los edificios de viviendas los hay de los dos tipos, para proceder al reparto de costos. Los contadores de agua miden de forma acumulativa el volumen de agua que pasa a su través de forma continua, mediante un sensor (habitualmente tipo turbina) que acciona un dispositivo indicador. No son válidos para otros líquidos. Requieren homologación (aprobación de modelo), verificación (control metrológico) y precintado. En función de la temperatura de uso se distingue entre contadores de agua fría (de 0 a 30º C) y de agua caliente (30 a 90º C).

Los contadores individuales suelen ser del tipo “chorro simple”, reservándose los de “chorro múltiple” y los tipo Woltmann para caudales superiores.

Cable emisor de impulsos o sistema de transmisión de datos, que faciliten la lectura del contador.

Precinto de uno de los racores de conexión

Válvula de corte

Válvula antirretorno para contadores de AFS/ACS

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El fabricante deberá especificar como mínimo la posición de montaje del instrumento, el intervalo de temperatura de trabajo, los caudales (min-max-nominal) la presión máxima admisible y la curva de errores de medida. En la figura adjunta se muestran los elementos principales de un contador de agua. Los contadores de agua caliente ( >30º C) son necesarios en instalaciones colectivas con sistemas centralizados de producción de ACS y deben ubicarse en cada una de las viviendas (o usuarios). También aplica a los sistemas de ACS solar, que generan agua precalentada, aunque finalmente el sistema de apoyo esté formado por calderas individuales. En piscinas privadas de uso colectivo, así como en todas las públicas, es obligatorio por ley el registro del agua recirculada y del agua de renovación aportada

Contadores de energía térmica Los contadores de energía térmica son instrumentos que miden la energía que ha sido transferida por un fluido (agua) entre dos puntos de la instalación, típicamente la impulsión y el retorno de un sistema. Es recomendable que cumplan la norma UNE 1434 y hayan sido homologados en el ámbito de la UE. Se trata de un instrumento múltiple, formado por un caudalímetro (mecánico o estático –

ultrasonidos, presión diferencial… -) y dos sondas de temperatura, cuya información se traslada

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a un elemento integrador que combina las señales de caudal y temperatura en energía térmica

(m·Cp·ΔT). El fabricante deberá especificar como mínimo la posición de montaje del instrumento, la temperatura y presión máxima admisibles, los caudales (min-max-nominal), la tabla de pérdida de carga y la curva de errores de medida. Los contadores de energía térmica útil se ubicarán en los distintos subsistemas centrales de calefacción, producción de ACS y calefacción, duplicándose en el caso de que existan distintas fuentes de energía (como convencional y solar térmica). Asimismo los consumos individuales en sistemas colectivos habrán de ser contabilizados a efectos de f acturación. En la figura adjunta se muestran los elementos principales de un contador de energía térmica.

INTEGRADOR

Cable emisor de impulsos o sistema de transmisión de datos, que faciliten la l ectura del contador.

Aislar convenientemente las sondas de temperatura para evitar mediciones incorrectas por radiación de la tubería o formación de condensaciones

Precinto de uno de los racores de conexión del caudalímetro, de los portasondas y del integrador. Detección de desconexiones

Deben evitarse inducciones en los cables de medida por disposición conjunta con otros cables de tensión

Las sondas de temperatura deben introducirse hasta el centro de la tubería y en sentido contrario al flujo de agua Filtro de partículas sólidas antes de caudalímetros mecánicos

El caudalímetro debe ubicarse en la tubería más fría y debe indicar en la carcasa el sentido de circulación. Debe prestarse especial atención en instalaciones solares donde el agua puede llegar a 120º C

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Hay que respetar las longitudes mínimas de tramo recto de tubería antes del caudalímetro (entre 3 y 10 diámetros, según el caudal nominal)


Contadores de gas Los contadores de gas son instrumentos que miden el volumen de gas que pasa a su través de forma continua, mediante un sensor que acciona un dispositivo indicador. Dado que el contador es volumétrico y la densidad del gas puede variar sensiblemente con la presión (P) y temperatura (T) de suministro, será necesario instalar un corrector PT cuando la presión sea superior a 55 mbar (suministro a clientes en baja presión). Los contadores de gas pueden ser del tipo de paredes deformables, pistones rotativos o de turbina. Estarán sometidos a los controles de homologación, verificación y precintado que marca la normativa en vigor. El fabricante deberá especificar como mínimo la posición de montaje del instrumento, la presión máxima admisible, los caudales de gas (min-max), los datos de pérdida de carga y la curva de errores de medida.

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Carrete

de

sustitución

en

caso de avería del contador

Válvula de corte en entrada y salida. Válvula de corte en entrada y salida.

Cable emisor de impulsos o sistema de transmisión de datos, que faciliten la lectura del contador. Precinto de uno de los racores de conexión del contador.

También

se

precintarán las sondas del corrector PT, si existe.

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Contadores de gasóleo Los contadores de gasóleo son instrumentos que miden el volumen de combustible líquido que pasa a su través de forma continua, mediante un sensor que acciona un dispositivo indicador. No existe homologación de contadores de gasóleo a nivel nacional por lo que sólo está sometido a precintado. El fabricante deberá especificar como mínimo la posición de montaje del instrumento, la temperatura y presión máxima admisibles, los caudales (min-max) y la curva de errores de medida.

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Cable emisor de impulsos o sistema de transmisión de datos, que faciliten la lectura del contador.

Precinto de uno de los racores de conexión

Válvula de corte Válvula antirretorno Filtro de gasóleo

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Contadores eléctricos Los contadores eléctricos son instrumentos que miden la energía eléctrica acumulada que ha circulado por un circuito. Están sometidos a los controles de homologación, verificación y precintado que marca la normativa en vigor. Los contadores de energía eléctrica pueden ser del tipo electromecánico o electrónico, monofásico o trifásico. Asimismo pueden contabilizar energía activa, reactiva o ambas. Los contadores mutitarifa permiten discriminar desde el punto de vista horario los consumos realizados en periodos diferentes. Para ello disponen de múltiples registros que entran en servicio según una programación horaria establecida. Los contadores bidireccionales son capaces de discriminar si la energía es consumida o generada por el circuito del usuario, lo que permite verificar las exportaciones de electricidad por parte de los autoproductores. La energía eléctrica puede ser medida de forma directa o semi-indirecta. En el primer caso la corriente pasa directamente a través del contador. En el segundo se hace uso de transformadores de intensidad. Los generadores de frío (o bombas de calor) deberán disponer de contadores del tipo electrónico para medida de energía activa (clase 1) y reactiva (clase 2). Si se trata de intensidad de corriente elevadas (más de 60 A monofásica) entonces se recomienda el uso de técnicas de medida semi-indirecta.

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Contador electromecánico

Contador electrónico

Las siguientes indicaciones deberán reflejarse en la placa de características: 

Identificación del fabricante



Modelo



Marca de aprobación del modelo



Número y disposición de elementos de medida



Tensión de referencia



Intensidad de referencia y máxima



Frecuencia de referencia



Constante de verificación del contador



Número de serie y año de fabricación



Temperatura de referencia



Doble aislamiento (si dispone)



Código de barras



Índices de clase del contador

Con el fin de facilitar la lectura del contador este dispondrá de un cable emisor de impulsos o bien un sistema de transmisión de datos.

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2.3.2. Otros equipos de adquisición de datos Medidas eléctricas Un equipo muy útil para comprobar el consumo instantáneo de un equipo es la pinza vatimétrica. Introduciendo el aro por uno de los conductores se da una medida precisa del mismo.

Medidas para instalaciones de combustión El analizador de gases de combustión ofrece resultados sobre los parámetros de la combustión en generadores de calor, y permite obtener conclusiones sobre el correcto funcionamiento de los mismos, y las mejoras posibles a implementar.

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Medidas luminotécnicas El luxómetro permite detectar el nivel de iluminación en un plano, proporcionando información sobre los defectos o excesos sobre los niveles marcados por normativa.

Equipos de registro de temperatura Los termómetros más útiles en auditoría energética son los denominados termopares. Normalmente incorporan un equipo registrador, y opcionalmente diferentes sondas para realizar distintas mediciones (temperatura ambiente, temperaturas superficiales, temperaturas internas, etc.).

Para detectar puentes térmicos, defectos de aislamiento, zonas frías o calientes, o simplemente realizar mediciones de temperatura a distancia, son muy adecuadas las cámaras

termográficas, que ofrecen “fotos térmicas”, denominadas termogramas, donde se aprecian las diferencias de temperatura.

26


El problema de estas mediciones resulta en que es necesario conocer un parámetro radiante de las superficies analizadas, denominado emisividad. Para solventar este problema se mide previamente la temperatura superficial con un termómetro de contacto y después se ajusta la cámara termográfica a dicho valor, antes de continuar la toma de datos.

Caudalímetros Insertar un caudalímetro convencional en una instalación hidráulica para medir, por ejemplo, el caudal proporcionado por una bomba de calefacción, no es una tarea fácil pues requiere una actuación invasiva. Sin embargo, existen caudalímetros basados en ultrasonidos que proporcionan medias bastante realísticas, sobre todo para líquidos limpios.

Otra opción para realizar medidas de caudal cuando no se dispone de caudalímetro es registrar la potencia consumida por la bomba en cuestión, y si es posible la diferencia de presiones que

27


vence, mediante puente de manómetros o manómetor simples. Entonces se puede onsultar la curva del fabricante y obtener el caudal que realmente está moviendo la bomba.

Anemómetros En este caso se utilizan para medir caudales de aire en conductos o rejillas de climatización. Los hay de hilo caliente y de molinete o paletas:

Suelen incorporar sonda tipo termopar para el registro simultáneo de la temperatura del aire impulsado.

28


3. MEDICIONES Y CALCULOS: DATOS Y RESULTADOS 3.3.1. Descripción de las facturas energéticas Para la recopilación y análisis de los datos históricos de consumos la principal fuente de información son las facturas de los productos energéticos. A continuación se realiza una breve descripción de las mismas.

Facturación de combustibles sólidos o líquidos El precio de estos combustibles para uso en instalaciones térmicas está completamente liberalizado. La calidad del gasóleo C (uso calefacción), sin duda el más utilizado en los edificios, está regulada por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio mediante el Real Decreto 61/2006 de 31 de enero, por el que se determinan las especificaciones del Gasóleo de Calefacción. Sin embargo, dentro del mencionado Real Decreto no hay referencia al poder calorífico máximo o mínimo del gasóleo C, a diferencia de otros combustibles líquidos, como los fuelóleos. Por ello es importante para el auditor conocer el dato, que muy a menudo no es suministrado por el distribuidor en su factura. La distribución se realiza a granel, desde camiones cisterna. En las facturas no hay término fijo, ni alquiler de equipos de medida (que están incorporados en el propio vehículo distribuidor). Es habitual una progresiva disminución del precio por litro cuando el pedido aumenta, por lo que suele interesar, si se dispone de capacidad de almacenamiento, hacer pedidos grandes y menos frecuentes. Ahora bien, puesto que el precio varía de forma paralela con la cotización del crudo, también resultará económicamente rentable efectuar los pedidos en periodos de baja demanda (finales de primavera o de verano). En cuanto a los combustibles sólidos, la prohibición de la utilización de combustibles sólidos de origen fósil en las instalaciones térmicas de los edificios será efectiva a partir del 1 de enero de 2012, como queda establecido en el RITE. Este hecho debe ser comunicado por el auditor energético al cliente que aún cuente con generadores alimentados por carbón.

29


Facturación de combustibles gaseosos Habitualmente en la factura se recogen el término fijo mensual, el consumo de energía en kWh durante el periodo de facturación, el alquiler de los equipos de medida así como los impuestos.

Puesto que el poder calorífico del gas suele ser variable, debe incluirse éste valor en la facturación. Ello permitirá a la empresa auditora efectuar los análisis energéticos oportunos.

Desde el 1 de julio de 2009, los consumidores de gas natural con un consumo anual de más de 50.000 kWh deberán contratar su suministro con un comercializador a un precio libremente pactado entre las partes. En cuanto a los gases licuados del petróleo (GLP), los productos más utilizados

para

instalaciones térmicas son el propano en la península y el butano para Canarias. El precio del GLP a granel que se vende a consumidores finales es libre, es decir, podrá ser negociado entre el consumidor y la empresa suministradora. Como en el caso del gasóleo, no hay término fijo ni de alquiler de equipos de medida.

30


Facturación de energía eléctrica Desde el 1 de julio de 2009 los consumidores conectados en baja tensión, T<1000 Voltios con potencias contratadas igual o inferior a 10 kW (Casi todos los consumidores domésticos) pueden recibir el suministro eléctrico de dos maneras:



Mediante contrato de suministro de último recurso a través de un Comercializador de último recurso (Entre una lista de comercializadores autorizados por el Ministerio de Industria, Comercio y Turismo) y cuyo precio viene determinado por la tarifa de último recurso (Precio regulado establecido periódicamente por el Ministerio de Industria, Comercio y Turismo).



Mediante contrato de suministro en el mercado libre

Desde el 1 de julio de 2009 los consumidores conectados en baja tensión con potencias contratadas P > 10 kW y todos los consumidores con suministros en alta tensión, T> 1000 Voltios, solo podrán contratar el suministro eléctrico en la modalidad de libre mercado La facturación de energía eléctrica se compone de las siguientes partidas: 

Término de potencia contratada



Término de energía activa consumida



Término de energía reactiva consumida (no para usuarios domésticos)



Impuesto directo eléctrico



Impuesto sobre el valor añadido (IVA)

Término de potencia Resulta de multiplicar la potencia base de facturación, en kW, por el término de potencia, en Pta/kW/mes y por el período de facturación, en meses. El cálculo de la potencia a facturar se puede realizar de varios modos , llamados “modos de facturación". Hay varios modos de facturación. Los más habituales son el modo 1 y el modo 2.

31




Modo 1 Si el cliente no tiene instalado aparato maxímetro, la potencia base de facturación es igual a la potencia contratada que figura en la póliza de abono. En estos casos la empresa instala un dispositivo limitador de potencia.



Modo 2 Si el cliente tiene instalado maxímetro para registrar la potencia máxima demandada en el período de facturación, la potencia base de facturación se calculará de la siguiente forma: o

Si la potencia máxima demandada, registrada por el maxímetro en el período de facturación estuviere dentro de +5 y -15 por 100, respecto a la contratada, dicha potencia registrada será la potencia a facturar.

o

Si la potencia máxima demandada registrada por el maxímetro en el período de facturación fuere superior al 105 por 100 de la potencia contratada, la potencia a facturar en el período considerado será igual al valor registrado por el maxímetro más el doble de la diferencia entre el valor registrado por el maxímetro y el valor correspondiente al 105 por 100 de la potencia contratada.

o

Si la potencia máxima demandada en el período a facturar fuere inferior al 85 por 100 de la potencia contratada, la potencia a facturar será igual al 85 por 100 de la citada potencia contratada.



Modo 3 Con dos maxímetros: Será sólo aplicable a los abonados acogidos al sistema de discriminación horaria tipos 3,4 ó 5 que tengan instalados dos maxímetros y contratadas 2 potencias, una para las horas punta y llano y otra para las horas valle. En éste caso la potencia a facturar se calculará mediante la fórmula: PF = P12 + 0,2(P3-P12) Donde: P12 = Potencia a considerar en horas punta y llano una vez aplicado el cálculo según el modo 2. Para aquellos periodos de facturación en que no existieran horas punta y llano se tomará como valor de P12 el 85% de la potencia contratada por el abonado para las mismas.

32


P3 = Potencia a considerar en horas valle una vez aplicada la forma de cálculo establecida en el modo 2. 

Modo 4 Con tres maxímetros: Será sólo aplicable a los abonados acogidos al sistema de discriminación horaria tipos 3, 4 ó 5 que tengan instalados tres máximetros y contratadas tres potencias, una para horas punta, otra para horas llanas y otra para horas valle. En éste caso la fórmula a usar será: PF = P1 + 0,5(P2 - P1) + 0,2(P3 - P2) Donde: o

P1 = Potencia a considerar en horas punta una vez aplicado el cálculo según el modo 2. Para aquellos periodos de facturación en que no existieran horas punta y llano se tomará como valor de P1 el 85% de la potencia contratada por el abonado para las mismas.

o

P2= Potencia a considerar en horas llano una vez aplicado el cálculo según el modo 2. Para aquellos periodos de facturación en que no existieran horas punta y llano se tomará como valor de P2 el 85% de la potencia contratada por el abonado para las mismas.

o

P3 = Potencia a considerar en horas valle una vez aplicada la forma de cálculo establecida en el modo 2.

En el caso de que alguna Pn sea inferior a Pn-1, la diferencia (Pn - Pn-1 ) se considera valor nulo. En estos casos, la potencia del sumando siguiente será (Pn+1 Pn-1 ). El valor de la potencia contratada deberá revisarse siempre que se produzcan modificaciones en la instalación que puedan afectarle, tales como introducción de nueva maquinaria, o sustitución o eliminación de la existente.

33


Término de energía activa Es habitual en grandes y medianos edificios de propiedad única disponer de contadores de tres periodos (punta, llano y valle) para la energía activa consumida. Las ofertas de las compañías comercializadoras normalmente se remiten a la legislación vigente para el establecimiento de estos periodos, que son los siguientes:

Se resumen las tablas anteriores en los siguientes gráficos de reloj.

34


INVIERNO 23

0

VERANO

1

23

22

2

21 20 19 18

6

17

7

4 5

17

7

16

8 15

9 14

11

12

10 13

12

2 3

20

6

9

1

21

18

10 13

3

19

8

0

22

20 5

14

23 2

21 4

16

FINES DE SEMANA

1

22 3

15

0

11

4

19

PUNTA 5

18

6

17

LLANO

7

16

8 15

VALLE

9 14

10 13

12

11

Término de energía reactiva Por otra parte, con la entrada en el mercado libre, el complemento por consumo de energía reactiva pasa a calcularse de otra forma, desapareciendo las bonificaciones de hasta el 4% que había anteriormente, y computándose meramente los recargos, para instalaciones cuyo consumo de reactiva supere el 33% del consumo de activa. En estos casos, el auditor debe hacer un estudio de la rentabilidad de la instalación de sistemas de compensación de energía reactiva, como las baterías de condensadores.

Otros conceptos 

Alquiler de equipos Corresponden a las cantidades establecidas como alquiler de los equipos propiedad de la empresa eléctrica para la medida del consumo y el control de la potencia.



Impuestos o

Impuesto sobre la electricidad, por la moratoria nuclear y las ayudas al carbón nacional.

o

Impuesto del Valor Añadido, que grava todos los conceptos de los anteriormente descritos que aparecen en la factura.

3.3.2. Resultados a obtener El adecuado seguimiento de la eficiencia energética de las instalaciones térmicas de un edificio pasa por disponer de los contadores necesarios para poder evaluar de forma anual en la central térmica: 

ECO (kWh): energía asociada al combustible consumido, en base a su PCI

35




EEL (kWh): energía eléctrica consumida.



EUC (kWh): energía térmica útil entregada al sistema de calefacción a partir de un generador de calor convencional (caldera).



EUR (kWh): energía térmica útil entregada al sistema de refrigeración a partir de un generador de calor convencional (enfriadora de agua).



EUA (kWh): energía térmica útil entregada al sistema de producción de ACS a partir de un generador de calor convencional (calentador).



EUSC (kWh): energía solar entregada al sistema de calefacción.



EUSR (kWh): energía solar entregada al sistema de refrigeración.



EUSA (kWh): energía solar entregada al sistema de producción de ACS .

Además, en edificios colectivos, cada usuario dispondrá de los contadores necesarios para estimar el consumo individual de: 

EUDC (kWh): calefacción.



EUDR (kWh): refrigeración.



EUDA (kWh; m3): producción de ACS

3.3.3. Análisis de los datos. Resultados Rendimiento Estacional Anual (REA) Se define como el cociente:

REA = Eu / Es donde Eu es la energía térmica útil transferida al edificio (medida por los contadores de energía térmica*) y Es la energía térmica asociada a los distintos combustibles consumidos por la central térmica durante un año. * Eu es la diferencia entre la lectura actual y la última lectura del contador.

Eu (energía térmica útil) es la suma de todos los contadores de energía térmica dispuestos en los subsistemas de climatización y producción de ACS. Tradicionalmente estos eran asociados a los generadores pero resulta más adecuado asociarlos a los sistemas de consumo.

36


Los subsistemas habitualmente disponibles son los de calefacción, mediante calderas, bombas de calor y colectores solares; refrigeración, mediante enfriadoras de agua por compresión o sistemas de absorción con energía solar; producción de ACS, mediante sistemas convencionales convencionales (calderas de combustible o calentadores eléctricos) y paneles solares. Además habrá que considerar el posible desdoblamiento de sistemas, según el diseño de la instalación. En la figura adjunta puede observarse la correcta ubicación de los contadores de energía

Panel solar

ACS

C

C

C

C

Servicio de calefacción

Caldera

térmica en una instalación compleja.

Es (energía suministrada) es la suma de las lecturas de los contadores eléctricos y de combustible asociados a los distintos generadores. generadores. * Es es la diferencia entre la lectura actual y la última lectura del contador Frecuentemente el consumo de combustible en calderas lleva parejo un cierto consumo eléctrico asociado a los elementos auxiliares de la instalación, como motores de bombas, ventiladores ventiladores y quemadores y otros elementos de regulación, por lo que será necesario disponer un contador eléctrico específico para tal fin.

37


Asimismo, las instalaciones de refrigeración consumen habitualmente habitualmente electricidad como fuente principal, tanto para alimentar al compresor como para alimentar otros elementos auxiliares por lo que ambos consumos habrán de ser contabilizados contabilizados por los contadores eléctricos. Nótese que no es posible sumar les energías procedentes de fuentes de energía diferentes pues la calidad de las mismas –en términos de emisiones de CO2- son muy diferentes. Por ello, en centrales térmicas con consumos múltiples (electricidad y combustibles) será necesario ponderar los consumos individuales con sus correspondientes coeficientes de emisiones. Es = Eco[1]·Ke[1] + … + Eco[3]·Ke[3] + Eel·Ke[e]

donde Eco es la energía asociada (en kWh) a los distintos combustibles consumidos por la central térmica durante un año y Eel es la energía eléctrica (en kWh) consumida por la misma en el mismo periodo de tiempo. Ke[i] son los coeficientes de emisiones de los combustibles y la electricidad. La energía del combustible (Eco) se calcula a partir del volumen de combustible consumido anualmente (lectura diferencial diferencial del contador, en l ó Nm 3) y el poder calorífico inferior del mismo (kWh por kg, kWh/l o kWh/Nm 3).

Eco = Vco·PCI Las empresas distribuidoras de gasóleo C y comercializadoras de gas natural y propano deberán aportar la información sobre el poder calorífico del combustible. En su defecto se utilizarán los siguientes valores: PCI Gasóleo C

10,14 kWh/l

Gas natural 10,61 kWh/Nm3

11,79 kWh/Nm3

25,93 kWh/ Nm3

28,2 kWh/Nm3

Propano

38

PCS


Rendimiento Estacional Anual corregido (REAc) Es el valor de transformación del Rendimiento Estacional Anual (REA) a emisiones de CO2. Los coeficientes de paso o coeficientes de emisiones emisiones (Ke) se recogen en la tabla adjunta:

39


Cuando las instalaciones consumen diferentes tipos de fuente de energía (electricidad y combustibles) entonces el REAc se calcula del siguiente modo:

REAc =

Eu /

(Es·Ke)

Donde Eu es la energía térmica útil transferida al edificio (medida por los contadores de energía térmica) y Es la energía térmica asociada a los distintos combustibles consumidos por la central térmica. (Ke son los coeficientes de emisiones). Esta metodología sólo es aplicable a circuitos hidráulicos (sistemas de calderas de agua caliente y enfriadoras de agua fría) debido a la utilización de medidores de energía térmica para agua. En el caso de emplear agua glicolada (como es el caso de los circuitos primarios solares) la lectura del contador puede corregirse en función del tipo y grado de protección del anticongelante utilizado:

Concentración en peso Propilenglicol Etilenglicol 20%

0,99

0,98

30%

0,97

0,95

40%

0,95

0,91

50%

0,93

0,88

60%

0,90

0,84

Con carácter general, para un fluido caloportador de densidad “d” (kg/l a 50º C) y c alor específico “Cp” (kJ/kg.K) el factor corrector es: Factor corrector = d · Cp/4,137

40


Consumo unitario de Combustible/Electricidad para distintos servicios 

Cucc - Consumo unitario de combustible para calefacción (kWh/m 2)



Cucr – Consumo unitario de combustible para refrigeración (kWh/m 2)



Cuca - Consumo unitario de combustible para producción de ACS (kWh/m 3)

Es la relación entre la energía del combustible consumido para calefacción-refrigeración durante un año y la superficie del edificio 2 y la energía del combustible consumido para ACS y el volumen de agua consumida 3 durante un año. 

Cucc = Ecc / Sc



Cucr = Ecr / Sr



Cuca = Eca / Va

Dado que los contadores no discriminan el combustible invertido específicamente en los diferentes servicios es necesario definir la fracción de consumo en base a la energía entregada: 

Fc = Euc / Eu

(factor de servicio de calefacción)



Fr = Eur / Eu

(factor de servicio de refrigeración)



Fa = Eua / Eu

(factor de servicio de ACS)

donde Euc es la energía útil anual (kWh) medida por el contador del servicio de calefacción, mientras Eu es la suma de todas las contribuciones correspondientes a los distintos servicios (kWh). E igualmente para los servicios concretos de refrigeración (Eur) y producción de agua caliente sanitaria (Eua).

2

La superficie del edificio (m 2) se corresponde con la superficie útil calefactada o refrigerada del edificio (incluyendo zonas comunes, pasillos, cocinas y aseos aunque no dispongan de emisores de calor/frío o unidades terminales). 3

El volumen de agua (Va, en m 3) consumido por el sistema de ACS durante un año se obtiene a partir de la lectura del contador de agua fría situado en la entrada del depósito acumulador.

41


Así, 

Ecc = Eco · Fc



Ecr = Eco · Fr



Eca = Eco · Fa

donde Eco es la energía asociada al combustible total consumido durante un año, en base a su PCI (kWh). De igual manera se definiría el consumo unitario de electricidad para calefacción, refrigeración o producción de ACS, basado en la relación entre la energía eléctrica consumida para calefacción-refrigeración-ACS durante un año y la superficie del edificio (o el volumen de agua consumido). Se aplicará el factor de servicio definido anteriormente sobre el consumo eléctrico total (Eel, en kWh) para asignar los consumos de los diferentes servicios. 

Cuec (kWh/m2) = Eec (kWh) / Sc (m2) = Eel * Fc / Sc



Cuer (kWh/m2) = Eer (kWh) / Sr (m2) = Eel * Fr / Sc



Cuec (kWh/m2) = Eea (kWh) / Va (m 3) = Eel * Fa / Va

Consumo unitario de energía útil para distintos servicios 

Cuuc - Consumo unitario útil de calefacción (kWh/m 2)



Cuur – Consumo unitario útil de refrigeración (kWh/m 2)



Cuua - Consumo unitario útil de ACS (kWh/m 3)

Es la relación entre la energía útil transferida a los servicios de calefacción-refrigeración durante un año y la superficie del edificio y la energía del combustible consumido para ACS y el volumen de agua consumida durante un año. 

Cuuc = Euc (kWh) / Sc (kWh)



Cuur = Eur (kWh) / Sr (kWh)



Cuua = Eua (kWh) / Va (m 3)

donde Euc-Eur-Eua es la energía útil anual (kWh) medida por el(los) contador(es) del servicio de calefacción-refrigeración-ACS.

42


3.3.4. Otros ratios Rendimiento Estacional de generadores de calor (REg) REg = Eugc / Esgc Es la relación entre la energía térmica útil proporcionada por los generadores de calor en un periodo de tiempo determinado (kWh) y la energía consumida (combustibles y electricidad) por los mismos en dicho periodo (kWh). El dividendo se obtiene a partir de las lecturas de los contadores de energía térmica de los distintos servicios 4 alimentados por los generadores de calor (calefacción y ACS). El divisor se calcula a partir de los datos proporcionados por los contadores eléctricos y de combustible asociados a los mismos.

Rendimiento Estacional de generadores de frío (CEEg) CEEg = Eugr / Esgr Es la relación entre la energía térmica útil proporcionada por los generadores de frío en un periodo de tiempo determinado (kWh) y la energía consumida (combustibles y electricidad) por los mismos en dicho periodo (kWh). De igual manera, Eugr se obtiene a partir de las lecturas de los contadores de energía térmica de los distintos servicios* de refrigeración alimentados por los generadores de calor, mientras Esgr se calcula a partir de los datos proporcionados por los contadores eléctricos y de combustible asociados a los mismos. CEE es el acrónimo de Coeficiente de Eficiencia Energética, tradicionalmente empleado en equipos de refrigeración. Para los equipos reversibles (bombas de calor) se aplican según el régimen de funcionamiento (calefacción/refrigeración) un par de valores REg-CEEg. Tradicionalmente se viene empleando el parámetro COP ( coefficient of performance) como el rendimiento en régimen de calefacción, por lo que sería equivalente al término REg.

4

Se deberá excluir la contribución de los sistemas de energía solar para dichos fines

43


Eficiencia Solar Diaria (ESd) ESd = Eus / (SS·d) Es la relación entre la energía térmica útil producida por el sistema de energía solar térmica (kWh) y la superficie útil de captación del mismo (m 2) en un periodo de tiempo determinado (d días). Eus se deduce a partir de las lecturas de los contadores asociados a los distintos subsistemas alimentados con la producción de agua caliente solar.

Cobertura Solar total (CSt) CSt (%) = 100 · Eus / Eu Es la relación entre la energía térmica útil (kWh) producida por el sistema de energía solar y la energía térmica total útil (kWh) transferida a los distintos servicios. Este término se estima a partir de las lecturas diferenciales de los distintos contadores de energía térmica, según el caso.

Cobertura Solar de ACS (CSa) CSa (%) = 100 · Eusa / (Eusa+Euca) Es la relación entre la energía térmica útil (kWh) producida por el sistema de energía solar y destinada a la producción de ACS y la energía térmica útil total (kWh) para tal fin (solar + convencional). Este término se estima a partir de las lecturas diferenciales de los distintos contadores de energía térmica relacionados con el sistema de producción de ACS.

Mermas de Distribución en los diferentes servicios Las mermas de distribución representan la diferencia entre la energía útil entregada por la central de generación y la consumida realmente por los usuarios para los diferentes servicios de calefacción, refrigeración y ACS.

44



MDc (%) = 100 · Euc/(Eudc) -1



MDr (%) = 100 · Eur/(Eudr) -1


donde Euc(Eur) es la energía total útil (kWh) transferida a los subsistemas de calefacción(refrigeración) en un periodo de tiempo determinado y  Eudc(Eudr) es la suma de la energía útil consumida por todos los usuarios de un colectivo en el mismo periodo de tiempo. Euc(Eur) se obtiene a partir de las lecturas de los contadores de la central térmica mientras Eudc(Eudr) se obtiene con los contadores individuales (o divisionarios). Para el servicio de producción de ACS pueden definirse las mermas de distribución en términos de energía útil (Eua) o de volumen de agua consumida (Va). 

MDa (%) = 100 · Eua/(Euda) -1



MDa (%) = 100 · Va/(Vda) -1

donde Va (m 3) se obtiene a partir del contador de agua fría situado a la entrada de los depósitos centrales de ACS y Vda (m3) es la suma de las lecturas de los contadores de agua caliente individuales.

3.4 Registro de datos y ratios energéticos Las empresas mantenedoras tienen la obligación de llevar un registro con los datos energéticos relacionados con la central térmica de generación (de calor/frío). Dichos datos son los mencionados en el apartado anterior. El registro tendrá una actualización como mínimo mensual, si bien se recomienda una mayor frecuencia de registro de datos de sistemas solares, debido al mayor número de averías. Además, se llevará un registro de los consumos de agua fría (de la red de abastecimiento) destinados al llenado los circuitos cerrados de las diferentes instalaciones. Las comunidades de propietarios, tanto del sector residencial como terciario, tienen la obligación de mantener un registro de los consumos individuales de los diferentes servicios. Ello permitirá, además de la facturación individual, el cálculo de las mermas de distribución, por comparación con la energía entregada por la central de generación. La periodicidad de lecturas y registro será, como mínimo, mensual.

45


4. ESTUDIO DE UN CASO DE APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA A UN EDIFICIO DE VIVIENDAS EN MADRID El objetivo del presente estudio es proponer las medidas activas y pasivas a adoptar en los edificios con el fin, de obtener una mayor eficiencia energética de sus instalaciones comunes, mayor confort higrotérmico en las viviendas y ahorro de agua. Para ello, se realizará un estudio de los consumos de agua, de los consumos energéticos y del comportamiento térmico de la envolvente de los edificios, para determinar la situación actual del edifico respecto al cumplimiento de la normativa vigente Código Técnico de la Edificación (CTE). Esto facilitará la elección de las medidas más adecuadas, el coste estimativo de las mismas y las subvenciones a que pueda acogerse. Se distinguen los siguientes apartados: 

Evaluación de la situación actual del edificio en siguientes aspectos:



Envolvente térmica del edificio.



Eficiencia energética de los sistemas.



Consumos de agua.



Propuestas de medidas de mejora:



Medidas pasivas, mediante actuaciones en la envolvente térmica del edificio (aislamiento de cubierta, muros de fachada, huecos y suelos).



Medidas activas, mediante actuaciones para la renovación, adecuación o implantación de instalaciones (sistemas solares térmicos, sistemas de iluminación,

sustitución de aparatos elevadores, sustitución de calderas centralizadas,…

46



Evaluación energética y de los consumos de las medidas adoptadas:



Consumo de energía (combustibles y electricidad)



Consumo de agua.



Estudio técnico-económico de las medidas.



Subvenciones aplicables


4.5 Edificio objeto. Edificio de viviendas situado en la Avda. Cardenal Herrera Oria con los portales 37 a 41 de Madrid

4.6 Situación legal del inmueble Con fecha 2 de octubre del 2008 se ha iniciado el trámite de la ITE obteniendo un informe desfavorable, por lo que el inmueble tiene la obligación de abordar las obras necesarias para subsanar las deficiencias indicadas en la Inspección. Estas afectan en particular a las fachadas, ver ITE en Anexo 2. La obligatoriedad de realizar estas obras y las actuales ayudas existentes para la mejora de la sostenibilidad y energética de edificios son las circunstancias que animan a la realización de un Auditoria Integral para evaluar el coste que supondría llevar a cabo una intervención más completa en el inmueble que permitiera, no solo emitir un informe favorable de la ITE, sino, también, mejorar la calidad de las viviendas, sus actuales costes energéticos y de consumo de agua. La Auditoria Integral realiza un estudio de los consumos de agua, de los consumos energéticos y del comportamiento térmico de la envolvente de los edificios, para determinar la situación actual del edifico respecto al cumplimiento de la normativa vigente Código Técnico de la 47


Edificación (CTE). Para posteriormente proponer las medidas pasivas en la envolvente del edificio y activas en sus instalaciones a adoptar en los edificios con el fin, de obtener una mayor eficiencia energética de sus instalaciones comunes, mayor confort de calefacción en las viviendas y ahorro de agua.

4.7 Documentación recopilada La auditoria se ha realizado en base a la documentación aportada por el cliente que se relaciona a continuación:

Consumos 

Facturas de consumos de electricidad del periodo 12/2006 a 04/2009 de los siguientes servicios: o

Portal 35, servicios generales.

o

Portal 37,

o

servicios generales.

o

cuarto de calderas.

portería.

o



o


o


Facturas de consumos de combustibles, gasoil del periodo 10/2006 a 03/2009 de cuarto de calderas.



Facturas de consumos de agua del periodo 12/2006 a 04/2009 de los siguientes servicios.

48

o


o

Portal 37,

o

servicios generales.

o

cuarto de calderas.

o


o

Portal 41, servicios generales


Planos 

Planos de planta tipo y vivienda tipo.



Esquema eléctrico y de principio de la central térmica.

Equipos 

Relación de equipos de la central térmica (marca, modelo y características principales).



Rendimiento medido de las calderas.



Características de los ascensores.



Distribución y dimensiones de radiadores en viviendas.

Cerramientos 

Tipología de los cerramientos de huecos actuales (vidrios y carpinterías).



Distribución de las viviendas y número de ocupantes de las mismas.



Horario y temporada de uso de la calefacción.

Usos

Reparaciones 

Coste de las reparaciones en la central térmica del año 2008.

Inspección técnica de edificios 

Acta desfavorable de la ITE (Inspección Técnica de Edificios) con fecha de 2 de octubre de 2008 y visado 27 de noviembre de 2008, realizado por Benjamín Rodríguez Acebes, Colegiado C.O.A Madrid 13.697.

Por parte de la empresa auditora se ha recopilado la información adicional siguiente:

Arquitectura 

Comprobación in-situ de lo indicado en planos y toma de medidas generales.



Comprobación de la calidad de los cerramientos ciegos y huecos.

49


Instalaciones 



Iluminación: o

Inventario de los sistemas de iluminación de zonas comunes y exteriores.

o

Inventario de los sistemas control de zonas comunes y exteriores.

Cuarto de calderas: o

Comprobación general del esquema de principio original y modificaciones realizadas con posterioridad.

o

Estado del cuarto de calderas (aislamiento de equipos y tuberías, bombas y equipos en general)

o



Inventario de equipos del cuarto de calderas.

Distribución de calefacción y ACS: o

Toma de datos del recorrido.

Estado de la red (aislamiento, protección del aislamiento, equilibrado

o

hidráulico,…). 

Contadores: o

Comprobación de los servicios prestados por los diferentes contadores de agua y electricidad.

Dossier fotográfico 

Envolvente del edificio.



Zonas comunes.



Cuarto de calderas.

Con la información disponible y atendiendo a las principales necesidades del cliente se han definido las siguientes prioridades: 

Establecer los requerimientos mínimos de la envolvente (fachadas, forjados inferiores y cubiertas), que permitan reducir al máximo (>40%) la transmitancia térmica (perdidas de energía), según lo establecido en el Decreto del 4 de septiembre de

50


2008, por el que se aprueba la convocatoria de subvenciones con destino a actuaciones de rehabilitación para la mejora de la sostenibilidad y eficiencia energética de las edificaciones, del Área de Gobierno de Urbanismo y Vivienda. Ver Anexo 1. 

Evaluación energética de los consumos térmicos de producción de calefacción en el estado actual de la envolvente del edificio y tras la aplicación de las medidas correctoras. A su vez se evaluarán los consumos en la producción de ACS.



Evaluación energética de los consumidores eléctricos.



Evaluación de los consumos de agua.

Una vez obtenidos los datos de las diferentes evaluaciones se ha realizado una propuesta de las posibles mejoras a llevar a cabo desde un punto de vista técnico y económico. Analizando los ahorros energéticos y económicos, así como los costes de inversión y beneficios Las medidas adoptadas, adicionalmente mejorarían la situación del edificio de cara a normativas de futura aplicación como es la Certificación Energética de Edificios Existentes (ver anexo).

4.8 Descripción y estado actual del edificio Se trata de dos edificios de viviendas que albergan 20 viviendas cada uno de ellos. Están construidos en el año 1975. Los dos son similares y sus principales diferencias se encuentran en la planta baja, debido a la diferencia de niveles de la parcela y a los espacios que albergan estas plantas. Los edificios responden a una forma paralelepípedo, similar a una caja, con una longitud de 41 m, un ancho de 11,50 m y una altura variable debida al desnivel de la parcela señalado anteriormente. No obstante, los dos tienen cinco alturas dedicadas a viviendas más la planta baja formada principalmente por soportales donde se albergan los portales y los cuartos de instalaciones. La orientación de los edificios es marcadamente norte-sur, con la fachada principal al norte mirando sobre la Avenida del Cardenal Herrera Oria. En la fachada sur se sitúan las cajas de escaleras. Los testeros este y oeste son fachadas principalmente ciegas, donde se abren pequeños huecos que corresponden a cuartos de baño.

51


En los edificios originalmente existían terrazas que con el tiempo los vecinos han ido cerrando con distintos tipos de carpinterías y vidrios, presentado actualmente aspecto heterogéneo y no muy estético de las fachadas.

4.8.1. Cubierta La cubierta es inclinada, con una pendiente suave, cercana al 30% (16º), y formada a dos aguas que vierten a las fachadas norte y sur. Ver planos de detalle y dossier fotográfico en Anexo 3 y 4, respectivamente. La cubierta es inclinada, a dos aguas y con una pendiente próxima al 30% (16º). Según la inspección ocular realizada, se compone (de arriba a abajo) de: 

teja cerámica.



tablero de rasillón cerámico.



tabiques palomeros.



forjado unidireccional de 25 cm con entrevigado cerámico.



capa de yeso denso.

No se observó ningún tipo de aislamiento en la cubierta. Esto supone unas pérdidas de energía en invierno y ganancias en verano bastante significativas. Es, por tanto, aconsejable la intervención en cubierta.

4.8.2. Fachadas exteriores La fachada exterior de los edificios es de ladrillo visto en su parte maciza y huecos de carpintería de aluminio, bastante heterogéneos por las distintas intervenciones a lo largo de tiempo por parte de los vecinos, en cada una de las viviendas.

4.8.3. Paramentos ciegos Al no realizarse calas, la composición de los paramentos opacos solo puede suponerse en base al espesor de los mismos reflejados en los planos aportados por la comunidad de vecinos y a la fecha de construcción de los edificios, que data del año 1975. Su composición es, presumiblemente, de exterior a interior, la siguiente: 

52

Un pie de ladrillo visto




Cámara de aire de 5 cm



Trasdosado de ladrillo hueco sencillo



Revestimiento interior de yeso

Es muy probable que no tenga aislamiento o, en caso de tenerlo, se encuentre en malas condiciones debido al paso del tiempo. Como es necesario intervenir en este elemento para subsanar las deficiencias indicadas en la ITE se plantearán medidas para su mejora térmica.

4.8.4. Huecos Como se ha indicado anteriormente la composición de los huecos de fachada es bastante heterogénea. Se trata de carpinterías de aluminio, ninguna de ellas con rotura de puente térmico según los datos aportados por la comunidad de vecinos. El acristalamiento varía fundamentalmente entre dos tipos, los vidrios simples ó monolíticos y

los vidrios dobles con cámara de aire, también conocidos como “Climalit 4 (6) 4”. Existen algunos casos en los que al cerrar las terrazas se han respetado las carpinterías originales quedando como de dobles ventanas que, aunque suponen una mejora en el aislamiento acústico, térmicamente actúan como si se tratara de vidrios simples. El edificio tiene, en sus fachadas longitudinales, a norte y sur, un porcentaje de huecos superior al 50% de la fachada, por lo que su importancia en el comportamiento térmico, que siempre es mucha, es en este caso especialmente significativa. Se considera fundamental actuar en estos elementos, especialmente en aquellos huecos que aún disponen de vidrios simples. La situación actual del edificio es la siguiente:

53


TIPOLOGIA DE LAS VENTANAS DEL EDIFICIO ACTUAL Huecos Portal sustituidos

Año Sustitución

De acuerdo para sustituir

Tipología actual

Posición

Piso

1

1A

Si

1990

Cristal con doble ventana

Aluminio

2

1B

Si

1990

Cimalit

Aluminio

No

3

2A

No

1977

Cristal simple

Aluminio

Deconocido

4

2B

Parcial

1990

Cristal simple

Aluminio

No todas

5

3A

Si

1995

Cimalit

Aluminio

Todas

6

3B

No

1977

Cristal simple

Aluminio

No todas

7

4A

Si

1990


Aluminio

No

8

4B

Si

1990

Cristal simple

Aluminio

No

Ti po Cr is ta l

41

Ti po m ar co No todas

9

5A

Si

2001

Cimalit

Aluminio

No

10

5B

Parcial

2001

Climalit

Aluminio

No todas

11

1C

Si

2001

Climalit

Aluminio

No

12

1D

Si

2003

Cimalit

Aluminio

No

13

2C

Si

2003

Cimalit

Aluminio

No

14

2D

Si

1990

Cimalit

Aluminio

Todas

15

3C

16

3D

17

Si

1994

Cimalit

Aluminio

No todas

Parcial

1990


Aluminio

No todas

4C

Parcial

1987


Aluminio

No todas

18

4D

Si

1998

Cimalit

Aluminio

Todas

19

5C

Si

2007

Climalit

Aluminio

No

20

5D

Parcial

1991

Cristal simple

Aluminio

No

21

1E

Si

1992

Climalit

Aluminio

No No

39

22

1F

Si

1992

Climalit

Aluminio

23

2E

Si

1995


Aluminio

No

24

2F

Parcial

1992

Cristal simple

Aluminio

Todas

25

3E

26

3F

27 28

Si

1985

Climalit

Aluminio

No

No

1977

Cristal simple

Aluminio

Todas

4E

No

1977

Cristal simple

Aluminio

No

4F

Si

1985

Cristal simple

Aluminio

No

29

5E

Si

1995


Aluminio

No

30

5F

Parcial

1988

Cristal simple

Aluminio

No todas

31

1G

Si

2001


Aluminio

No todas

32

1H

Si

1990


Aluminio

Todas

33

2G

Si

2006

Climalit

Aluminio

No

34

2H

Si

1990


Aluminio

No

35

3G

No

1977

Cristal simple

Aluminio

No

36

3H

No

1977

Cristal simple

Aluminio

No

37

4G

Si

2006

Climalit

Aluminio

No

38

4H

Parcial

1999

Cristal simple

Aluminio

No todas

39

5G

Si

1989

Cristal simple

Aluminio

No

40

5H

Si

1980


Aluminio

Todas

37

35

De la tabla anterior se deduce: SUSTITUCION Todas No todas Ninguna Indeciso

VECINOS 7 10 22 1

% 17,5 25 55 2,5

A la vista de los porcentajes y de cara a acometer este tipo de proyectos es importante que, la mayoría de los vecinos estén de acuerdo, ya que si las medidas se realizan de forma aislada no se obtendrán los beneficios buscados.

4.8.5. Forjado de primera planta El forjado que separa la primera planta de la zona de soportales también forma parte de los elementos de la envolvente a estudiar, al ser la separación entre las viviendas de planta

54


primera y la zona de soportales, a exterior en un gran porcentaje. Portales y cuartos de instalaciones no están calefactados. Existe la excepción del cuarto del portero, que si dispone de calefacción. La composición de este elemento, al igual que en el caso de los paramentos ciegos de fachada, solo puede suponerse. Se considera el siguiente orden de capas, de arriba abajo: 

Solado de cerámica



Capa de mortero de cemento



Forjado unidireccional de 25 cm con entrevigado cerámico



Capa de yeso denso

Este elemento también es responsable de fuertes pérdidas de energía y, por eso, es necesario intervenir en él dotándole de un aislamiento adecuado. En la actualidad la envolvente del edificio presenta serios problemas de aislamiento térmico en cubierta, paramentos ciegos, huecos y forjado de planta primera, estando muy alejado de las exigencias de la normativa actual (Código Técnico de la Edificación). Estas deficiencias de aislamiento térmico producen importantes pérdidas de energía que asociadas a una instalación de producción de calefacción y agua caliente sanitaria anticuada (superior a 30 años), se traducen en un despilfarro de combustible y dinero.

4.8.6. Instalaciones La producción de ACS y calefacción es centralizada y está formada por dos calderas y un sistema de distribución general para ambos servicios, en el cual sólo se contabilizan los consumos de ACS y AFS, mediante unos contadores instalados recientemente (abril de 2009). En la sala de calderas aunque amplia y bien distribuida dispone de un equipamiento anticuado en el que se aprecia la sustitución de equipos y falta de aislamiento en algunas partes debida a esas sustituciones. La distribución de calefacción y ACS no está equilibrada presentando serios problemas de confort a los usuarios, además

de existir importantes deficiencias de

aislamiento. El combustible utilizado es gasoil, procedente de un depósito enterrado situado en el jardín. En el caso de la iluminación en las zonas exteriores hay lámparas de bajo consumo. En zonas comunes de portal y descansillos de escaleras se siguen usando lámparas incandescentes con

55


encendido único para todas las plantas. En garajes se han sustituido recientemente las luminarias. Los ascensores son los originales de construcción, al igual que las instalaciones eléctricas, siendo técnicamente anticuadas. Como consecuencia de lo anterior se hace imprescindible la intervención mediante la aplicación de medidas pasivas en la envolvente del edificio y medidas activas en las instalaciones de producción de calefacción y ACS.

4.9 Subvenciones Con el objetivo de apoyar la intervención en la realización de medidas que mejoren la situación actual del edificio la EMVS (Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo) subvenciona las intervenciones a través del Decreto del 4 de septiembre de 2008, por el que se aprueba la convocatoria se subvenciones con destino a actuaciones de rehabilitación para la mejora de la sostenibilidad y eficiencia energética de las edificaciones, del Área de Gobierno de Urbanismo y Vivienda.

4.10 Actuaciones en el edificio 4.10.1. Medidas pasivas Las medidas pasivas intervienen en la envolvente del edificio; cubiertas, paramentos ciegos, huecos y forjado planta primera. De este modo se ofrecen cuatro posibilidades: 

Actuación A: abarca unas medidas mínimas con una mejora moderada de las condiciones térmicas y de confort de las viviendas. Estas medidas incluyen: o

Aislamiento de la cubierta.

o

Aislamiento del forjado de planta primera

o

Aislamiento de los paramentos ciegos de fachada.

o

Añadir por el exterior de las carpinterías actuales con vidrio simple (monolítico) unas carpinterías y vidrios que cumplan la actual normativa (CTE). Resto de carpinterías no se actúa.



Actuación B: plantea una reforma que mejoraría sustancialmente los problemas térmicos de los edificios, pero distinguiendo el tamaño de huecos en función de la orientación de las fachadas. Las medidas son las siguientes:

56


o

Aislamiento de la cubierta

o

Aislamiento del forjado de planta primera

o

Aislamiento de los paramentos ciegos de fachada

o

Sustitución de las barandillas por petos ciegos, solo en fachada norte.

o

Sustitución de todas las carpinterías por unas carpinterías y vidrios que cumplan la actual normativa (CTE).

Los resultados del estudio económico son: INVERSION INVERSION VIVIENDA 1* VIVIENDA 2* (€) (€) (€) 6.858 Actuación A 379.376 10.898 - Actuación B 442.561 11.064 * Vivienda 1: vivienda en la que se añaden nuevas carpinterías * Vivienda 2: en las que NO se añaden nuevas carpinterías ACTUACION

INVERSION

AHORRO COMBUSTIBLE (%) 56,5 64,2

AHORRO AMORTIZACION COMBUSTIBLE (€/año) (años) 15.118 25 17.179 26

La máxima subvención aplicable a cualquiera de las dos actuaciones propuestas son del 60%

con un máximo de 6.000€ por vivienda, en ese caso las inversiones serían las siguientes: ACTUACION Actuación A Actuación B

ACTUACION

COSTE

INVERSION TOTAL SUBVENCION

INVERSION

(€)

(€)

(€)

379.376 442.561

227.625 240.000

151.751 202.561

INVERSION VIVIENDA 1* SUBVENCION COSTE VIVIENDA VIVIENDA (€)

(€)

Actuación A 10.898 6.509 Actuación B 11.064 6.000 * Vivienda 1: vivienda en la que se añaden nuevas carpinterías * Vivienda 2: en las que NO se añaden nuevas carpinterías

ACTUACION

INVERSION VIVIENDA 2* SUBVENCION COSTE VIVIENDA VIVIENDA (€)

(€)

6.858 Actuación A 4.115 -- Actuación B * Vivienda 1: vivienda en la que se añaden nuevas carpinterías * Vivienda 2: en las que NO se añaden nuevas carpinterías

AMORTIZACION (años) 10 11

INVERSION VIVIENDA (€)

4.389 5.064

INVERSION VIVIENDA (€)

2.743 --

A continuación se muestra un ejemplo de rehabilitación realizado en el barrio de San Cristóbal en Villaverde Bajo (Madrid):

57


ANTES DE LA REHABILITACION

DESPUES DE LA REHABILITACION

4.10.2. Medidas activas Energía solar La entrada en vigor del Código Técnico de la Edificación (CTE), obliga, salvo pocos casos debidamente justificados, que todos los edificios con consumo de agua caliente sanitaria dispongan de instalaciones solares térmicas que cubran una parte de este servicio, siendo aplicable a los edificios de nueva construcción y rehabilitación. Una instalación solar térmica está formada por una serie de equipos que se encargan de captar la energía de la radiación solar mediante unos captadores instalados en la cubierta del edificio. Esta energía en transformada en agua caliente que mediante una red de tuberías y bombas, es acumulada en un depósito situado en el cuarto de calderas (acumulador solar). El depósito solar se conecta al depósito de agua caliente sanitaria del sistema de producción con caldera. El objetivo es precalentar el agua fría procedente de la red antes de introducirla en el depósito del sistema de producción con caldera, de forma que se produce una cobertura solar estándar mínima del 60% anual en el caso de Madrid. Según este perfil tipo de aportación solar y demanda. En este caso y debido al alto consumo de agua caliente del edificio la cobertura solar sería ligeramente menor, de un 49%. Los resultados del estudio económico son: INVERSION (€) 58.000

58

INVERSION VIVIENDA (€) 1.450

AHORRO COMBUSTIBLE (%) 49

AHORRO AMORTIZACION COMBUSTIBLE (€/año) (años) 8.909 6,5


La máxima subvención aplicable a este tipo de instalación es del 50% con un máximo de

5.000€ por vivienda, en ese caso las inversiones serían las siguientes: COSTE

SUBVENCIO N

INVERSION

(€) 58.000

(€) 29.000

(€) 29.000

INVERSION AMORTIZACION VIVIENDA (€) (años) 3,25 750

Cuarto de calderas Como se ha comentado anteriormente la instalación actual es muy anticuada y cualquier sustitución parcial de un equipo por avería supone unos costes importantes que no mejoran la situación de la instalación. Por tanto, es muy recomendable la sustitución completa de cuarto de calderas y el cambio de combustible a gas natural. Además sería necesario sanear la red de tuberías a los portales 39 y 41, en lo que se refiere a aislamiento, protección y equilibrado hidráulico. Los resultados del estudio económico son: INVERSION AHORRO AMORTIZACION VIVIENDA COMBUSTIBLE* (€) (€) (€/año) (años) 10.978 12 128.020 3.201 * Ahorro debido a la mejora tecnológica de la instalación y al cambio de combustible INVERSION

La máxima subvención aplicable a este tipo de instalación es del 30% con un máximo de 3.000€ por vivienda, en ese caso las inversiones serían las siguientes: COSTE

SUBVENCIO N

INVERSION

(€) 128.020

(€) 38.406

(€) 89.614

INVERSION AMORTIZACION VIVIENDA (€) (años) 8,4 2.240

Resumen económico El resumen económico considerando para la envolvente de los edificios la Actuación B que es la más completa, el es siguiente: ACTUACION

COSTE

SUBVENCION

INVERSION

Actuación B E. Solar Cuarto calderas

(€) 442.561 58.000 128.020 628.581

(€) 240.000 29.000 38.406 307.406

(€) 202.561 29.000 89.614 321.175

INVERSION VIVIENDA (€) 5.064 750 2.240 8.054

Otras medidas activas 

Consumo de agua

59


El estudio de los consumos de agua arroja que el consumo es normal, pero el de agua caliente es alto con respecto al de agua fría. Por tanto, se recomienda que nivel de cada vivienda se tomen alguna o todas de las siguientes medidas: o

Sustitución Sustituc ión de los cabezales de ducha por cabezales de bajo consumo que permiten un aseo cómodo, gastando un 50% menos de agua y por tanto, de energía.

o

Instalar en los los grifos reductores reductores de caudal caudal (aireadores). (aireadores). Mezclan Mezclan el aire con con agua, así reducen el caudal, pero sin disminuir el confort y la sensación de cantidad de agua. Permiten un ahorro de hasta el 50%.

o

Sustituir en duchas duchas la grifería grifería independiente independiente para el agua agua caliente y fría o monomando por ducha con termostato, puede ahorrar entre un 4 y un 6% de energía. Además ahorran agua al realizar la mezcla de agua fría y caliente de forma automática

o

Sustituir en el resto de aparatos aparatos sanitarios sanitarios y fregadero la grifería grifería independiente independiente para el agua caliente y fría, por un único grifo de mezcla monomando con reductor de caudal. Con el reductor de caudal se puede ahorrar hasta un 50% de agua.

o

Sustituir los sistemas de de simple de descarga de los inodoros por sistemas de doble descarga o de flujo interrumpible. Utilizar cisternas de capacidad reducida.

El coste de algunas de las medidas propuestas es el siguiente PRESUPUESTO ESTIMADO Instalación reductor de presión Instalación cabezales de ducha Instalación aireadores Instalación ducha termostática Instalación monomandos (4 unidades) Instalación doble descarga inodoro

82 € 18 € 4 € 218 € 342 € 20 €

Debido al bajo coste de las medidas y los ahorros producidos es interesante su aplicación. La mayoría de ellas pueden ser realizadas por el propio usuario. 

Consumo eléctrico Se proponen las siguientes mejoras de ahorro energético:

60


o

Independizar el encendido de los rellanos de escalera y portal, de forma que no se encienda todo al mismo tiempo. Esta mejora se consigue modificando el cableado eléctrico e instalando relés temporizados en el portal y cada uno de los rellanos de escalera. El ahorro estimado es del 30%.

Otras medidas aconsejadas: aconsejadas: o

Instalar iluminación de emergencia en descansillos y recorridos de escalera.

61


5. ANEXO: CERTIFICACIÓN ENERGÉTICA DE EDIFICIOS La Directiva 2010/31/CE relativa a la eficiencia energética de los edificios, que modifica y refunde la Directiva 2002/91/CE, establece que en los edificios construidos, vendidos o alquilados, se pondrá a disposición del propietario o, por parte del propietario, a disposición del posible comprador o inquilino, según corresponda, un certificado de eficiencia energética. La validez del certificado no excederá de 10 años. El certificado de eficiencia energética de un edificio deberá incluir valores de referencia tales como la normativa vigente y valoraciones comparativas, con el fin de que los consumidores puedan comparar y evaluar la eficiencia energética del edificio. El certificado deberá ir acompañado de recomendaciones para la mejora de la relación costeeficacia de la eficiencia energética. energética. El Código Técnico de la Edificación transpone parcialmente la Directiva 2002/91, en lo relativo a los requisitos de eficiencia energética (art. 4), en edificios nuevos (art. 5) y edificios existentes (art.6) El certificado de eficiencia energética (art. 7) queda recogido en el RD 235/2013, que refunde y completa el Real Decreto 47/2007 de certificación energética de edificios de nueva construcción, con la regulación de la certificación energética de los edificios existentes. El cumplimiento del CTE HE2 (RITE) exige que se justifique la elección del sistema de calefacción y refrigeración en términos ahorro energético y económico La calificación energética de edificios de viviendas estudia los consumos de combustible y emisiones de CO 2 de las instalaciones de calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria, estableciendo una escala de calificación de similar características a la que actualmente se encuentra en los electrodomésticos. Los resultados que se obtienen aplicando el programa CALENER VYP se ofrecen a continuación. continuación.

62


En eldificios del sector terciario se incluye en la evaluación energética para la certificación los consumos debidos a la ventilación y la iluminación y se simula el edificio utilizando el pro grama CALENER GT

El consumo de combustible de un edificio está directamente relacionado con la calidad de la envolvente y la calidad de sus instalaciones de calefacción, refrigeración, ventilación, agua caliente sanitaria e iluminación. Por tanto, una envolvente bien aislada térmicamente y una instalaciones energéticamente eficientes reducen el consumo de combustible y las emisiones de CO2. El Parlamento Europeo ha aprobado la modificación de la Directiva de Eficiencia Energética de los Edificios (EPDB recast) el pasado 18 de mayo de 2010 (Directiva 2010.30.UE). Se establece de esta forma un nuevo marco legislativo para los Estados Miembros en el ámbito de la eficiencia energética de los edificios, con especial énfasis en las actuaciones en el parque de edificios existentes: 

Los Estados Miembros deben establecer requisitos mínimos para la mejora energética de los edificios existentes.



Se elimina el mínimo de 1000m 2 de superficie para aplicar los requisitos mínimos cuando se rehabilitan edificios. De esta forma, los requisitos mínimos serán obligatorios para todos los trabajos de rehabilitación, independientemente de la superficie.

63




Los Estados Miembros deben calcular los niveles de eficiencia de "coste óptimo" y ajustar los requisitos mínimos nacionales a esos niveles.



Los Estados Miembros deben diseñar instrumentos financieros para estimular las inversiones en eficiencia energética.



Los Certificados de Eficiencia Energética deberán estar expuestos públicamente en todos los edificios, incluidos los comerciales y públicos, con superficie superior a 500m2.



Los gobiernos deben impulsar la aplicación de las mejoras asociadas a la certificación energética de los edificios existentes del sector público de forma que estos edificios sean ejemplares.



Puesta en marcha sistemas más estrictos de control para asegurar el cumplimiento de estas obligaciones.

Se establece el requisito a los propietarios de edificios de informar a los potenciales compradores de las mejoras obtenidas con la rehabilitación energética y su nivel de certificación energética.

La aplicación de la nueva directiva, exige la simulación del edificio en régimen transitorio siguiendo el esquema de la figura para llegar a evaluar los beneficios económicos que conlleva la implantación de una medida de ahorro y eficiencia en el edificio

64


DATOS

CARGAS

- Situación delEdificio - Año Meteorológico - Condicionesde diseño - Calendario - Fuentesde Energía - Orientación

- Ocupación - Horario - Ventilación - Sombras - Vidrios - Muros - Equipos (PC´s)

CÁLCULO DE CARGAS: - Zonificación - Componentes de carga - Estudio de casos con hoja de cálculo o simulación

SISTEMAS

- Calefacción - Refrigeración - Ventilación

para vencer las cargas

- LIBRERÍADE SISTEMAS - DIFERENTES ALTERNATIVAS EQUIPOS Y UNIDADES TERMINALES

Información de la energía consumida en cada equipo seleccionado paracombatir la carga que le está asignada -LIBRERÍA DE EQUIPOS Y UNIDADESTERMINALES -FACTORES DE CORRECCIÓN. CASOS PRÁCTICOS

CONSUMOS E. ECONÓMICO

ENERGÍACONSUMIDA POR LOS EQUIPOS PARA COMBATIR LA CARGAEN UN AÑOTIPO - COSTES DE : - Instalación - Explotación Tarifas Eléctricas - Evaluación económica: Cálculo de VAN, TIR - COMPARACIÓN ENTRE ALTERNATIVAS

65


6. ANEXO: INSPECCIONES REGLAMENTARIAS 6.1 Exigencias legales El Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE) establece exigencias de eficiencia energética y de seguridad para las instalaciones térmicas de los edificios. La instrucción Técnica I.T.3 de dicho Reglamento está dedicada a asegurar que las instalaciones térmicas funcionen con la máxima eficiencia energética a lo largo de toda su vida útil, para lo cual, se dispondrá de un programa de gestión energética y otro de

mantenimiento preventivo. Las distintas operaciones de mantenimiento preventivo que se pueden realizar y su periodicidad concreta vienen establecidas en la tabla 3.1. del RITE. La periodicidad de dicho mantenimiento depende de la potencia térmica nominal instalada, siendo el valor de referencia de 70kW. Los periodos de mantenimiento oscilan entre una vez por semana y cada cuatro años, pudiendo ser mensual, por temporada, etc. Los valores que se obtengan se deben registrar y tener disponibles para posibles inspecciones. El programa de gestión energética incluye: [1] Evaluación periódica del rendimiento de los equipos generadores de calor , para ello, se tomarán las siguientes medidas.

Medidas de generadores de calor

Periodicidad 20kW
70kW
P>1000kW

2 años

3 meses

1 mes

2 años

3 meses

1 mes

2 años

3 meses

1 mes

Temperatura o presión a la entrada

y

salida

del

ambiente

del

generador Temperatura

local o sala de máquinas Temperatura de los gases de combustión

66


Contenido de CO y CO 2 en los productos de combustión

2 años

3 meses

1 mes

2 años

3 meses

1 mes

2 años

3 meses

1 mes

Índice de opacidad de los humos fluidos

en y

partículas

combustibles contenido

de

sólidas

en

combustibles sólidos Tiro en la caja de humos de la caldera

Su periodicidad oscila desde una vez al mes hasta cada dos años, y depende de la potencia térmica nominal instalada, siendo los valores de referencia 20kW, 70kW y 1000kW. En las inspecciones sucesivas el rendimiento del generador de calor debe tener un valor no inferior en dos unidades al obtenido en la puesta en servicio. [2]

Evaluación periódica del rendimiento de los equipos generadores de frío para lo que se

tomarán las siguientes medidas:

Medidas de los generadores de frío

Temp. Fluido exterior en entrada y salida del

Periodicidad 70kW
P>1000kW

3 meses

1 mes

3 meses

1 mes

3 meses

1 mes

3 meses

1 mes

evaporador Temp. Fluido exterior en entrada y salida del condensador Pérdida de presión en el evaporador en plantas enfriadas por agua Temperatura y presión de evaporación

67


Temperatura y presión de condensación

3 meses

1 mes

Potencia eléctrica absorbida

3 meses

1 mes

Potencia térmica instantánea del generador,

3 meses

1 mes

CEE o COP instantáneo

3 meses

1 mes

Caudal de agua en el evaporador

3 meses

1 mes

Caudal de agua en el condensador

3 meses

1 mes

como porcentaje de la carga máxima

El control se realizará cada mes o cada tres meses dependiendo de la potencia térmica nominal instalada, siendo los valores de referencia 70kW y 1000kW. [3] Instalaciones de energía solar térmica: En aquellas cuya superficie de captación sea mayor de 20 m 2 se debe controlar periódicamente el consumo de agua caliente sanitaria y de la contribución solar, midiendo y registrando los valores. Y una vez al año se debe comprobar el cumplimiento de la Sección HE 4 “Contribución

solar mínima de agua caliente” del Código Técnico de la Edificación. [4] Asesoramiento energético: La empresa encargada del mantenimiento debe asesorar al titular de la instalación, aconsejándole sobre posibles mejoras para conseguir una mayor eficiencia energética. Cuando la potencia térmica nominal de la instalación supere los 70kW, la empresa encargada del mantenimiento debe controlar periódicamente la evolución del consumo de energía y agua cuyo objetivo es la detección de posibles desviaciones y llevar a cabo medidas correctoras. Esta información se conservará por lo menos durante cinco años. Como ya se comentó en la introducción, una de las posibles aplicaciones de la auditoría energética es para la realización de las inspecciones periódicas exigidas por el RITE que incluidas en su Instrucción Técnica IT 4, las exigencias técnicas y procedimientos para la realización de INSPECCIONES PERIODICAS DE EFICIENCIA ENERGETICA de las instalaciones térmicas:

68




Inspección periódica de los generadores de calor de potencia térmica nominal

instalada ≥ 20kW. Comprende las siguientes actuaciones: 

Análisis y evaluación del rendimiento: el valor del rendimiento no debe ser inferior en dos unidades respecto al determinado en la puesta en marcha.



Inspección del registro oficial de las operaciones de mantenimiento indicadas en la Instrucción Técnica IT 3, como se indicó anteriormente, y comprobación del

cumplimiento y adecuación del “Manual de Uso y Mantenimiento” a la instalación existente. 

Se incluirá la inspección de la instalación de energía solar en caso de que exista, evaluando la contribución mínima que dicha energía suponga en la producción de agua caliente sanitaria y calefacción solar.



Inspección periódica de los generadores de frío potencia térmica nominal instalada > 12 kW. Comprende las siguientes actuaciones:





Análisis y evaluación del rendimiento. Inspección del registro oficial de las operaciones de mantenimiento indicadas en la Instrucción Técnica IT 3, y comprobación del cumplimiento y adecuación del “Manual

de Uso y Mantenimiento” a la in stalación existente. 

Se incluirá la inspección de la instalación de energía solar en caso de que exista, evaluando la contribución mínima que dicha energía suponga en el sistema de refrigeración solar.



Inspección de la instalación térmica completa:



Se realizará en aquellas instalaciones cuya potencia térmica nominal instalada sea > 20kW en calor o 12 en frío, cuando la instalación tenga una antigüedad superior a los 15 años contados a partir de la fecha de emisión del primer certificado de la instalación. Dicha inspección incluirá como mínimo las siguientes actuaciones:



Inspección de todo el sistema relacionado con la exigencia de eficiencia energética regulada en la IT.1. del RITE.

69




Inspección del registro oficial de las operaciones de mantenimiento indicadas en la IT.3, para la instalación térmica completa y control del cumplimiento y adecuación del

“Manual de Uso y Mantenimiento” a la instalación existent e. 

Elaboración de un dictamen con objeto de asesorar al titular de la instalación, para la implantación de posibles mejoras o modificaciones de su instalación, para mejorar su eficiencia energética y plantear la incorporación de energía solar. Todas las medidas técnicas deben justificarse en base a su rentabilidad energética, medioambiental y económica.

6.2 Periodicidad de las inspecciones de eficiencia energética a) Periodicidad de las inspecciones de los generadores de calor: Los generadores de calor puestos en servicio con posterioridad a la entrada en vigor del RITE y que posean una potencia térmica nominal instalada mayor o igual que 20kW, se inspeccionarán con la periodicidad indicada en la siguiente tabla:

Potencia Térmica Nominal

Tipo de combustible

Gases 20 ≤ P ≤ 70 kW

y

combustibles Cada 5 años

renovables Otros combustibles Gases

P > 70 kW

Periodicidad

y

Cada 5 años combustibles Cada 4 años

renovables Otros combustibles

Cada 2 años

Los generadores de calor que ya existían antes de que entrara en vigor el RITE se someterán a su primera inspección según lo indicado en el calendario del órgano competente de su Comunidad Autónoma dependiendo de la potencia de la instalación, el tipo de combustible y la antigüedad de la misma.

70


b) Periodicidad de las inspecciones de los generadores de frío: El periodo de inspección para los generadores de frío de las instalaciones térmicas cuya potencia térmica nominal instalada sea mayor de 12 kW se regirá de acorde con el calendario que tenga establecido el órgano competente de la Comunidad Autónoma en que se encuentre. Dicha periodicidad dependerá de la antigüedad de la instalación y de la potencia térmica nominal, siendo el valor de referencia 70kW.

c) Periodicidad de las inspecciones de la instalación térmica completa: Cuando la instalación térmica de calor o frío tenga más de quince años de antigüedad, contados a partir de la fecha de emisión del primer certificado de la instalación, y la potencia nominal térmica instalada sea > 20 kW en calor o 12 en frío, se hará una inspección de toda la instalación térmica, que se hará coincidir con la primera inspección del generador de calor o frío. Sucesivamente, la inspección de la instalación térmica completa se realizará cada quince años.

6.3 Determinación del rendimiento energético de generadores de calor. 6.3.1. Introducción El actual RITE establece la necesidad de que las instalaciones dispongan de un programa de gestión energética y que cumplan con las exigencias de inspección periódica que establezca el órgano competente (Comunidades Autónomas). En ambos casos las tareas incluyen el análisis y evaluación del rendimiento de los equipos generadores de calor de más de 20 kW de potencia instalada y para instalaciones de más de 15 años de antigüedad y potencia térmica nominal superior a la indicada la una evaluación energética de la instalación en su conjunto y un dictamen de recomendaciones para la mejora de la misma.

La guía técnica del IDAE sobre “Procedimientos de inspección periódica de eficiencia energética de calderas” ( base de este capítulo) se configura como una guía de buena práctica para que técnicos, mantenedores e inspectores cumplimenten las exigencias reglamentarias reflejadas en el RITE, con las dificultades que supone el hecho de que no existan normas específicas sobre los procedimientos a seguir para tal fin.

71


6.3.2. Generalidades Podemos distinguir tres 3 tipos diferentes entre los generadores de calor habitualmente empleados en la edificación: calderas de combustión, calderas eléctricas y bombas de calor. Las bombas de calor son máquinas frigoríficas capaces de funcionar en ciclo invertido, aprovechando el calor disipado en el condensador en lugar del calor absorbido en el evaporador. Su análisis se realiza, pues, desde la óptica de una máquina frigorífica funcionando en régimen de calefacción (véase el apartado específico). Las calderas eléctricas, del tipo producción instantánea o de acumulación –termos-, incorporan como fuente de calor una resistencia eléctrica para calentar agua, habitualmente. El rendimiento estacional de tal equipo puede estimarse como cociente entre la producción térmica útil, medida con un contador de energía térmica, y la energía eléctrica consumida por la resistencia y sus auxiliares, medida con un contador eléctrico. La diferencia se debe a las pérdidas de calor por convección y radiación al exterior a través de la carcasa del generador. Pero quizás el generador de calor más empleado sea la caldera de combustión, que utiliza como fuente de calor un combustible, cuyo potencial energético viene determinado por su poder calorífico. El aprovechamiento energético se desarrolla en un doble proceso: la combustión del combustible y la transferencia de calor a un circuito de agua. De la capacidad del hogar y eficiencia del quemador así como de la efectividad de la caldera como intercambiador de calor dependerá el rendimiento energético del conjunto.

6.3.3. Fundamentos de la combustión La combustión es un proceso de oxidación de una sustancia, que se produce por generalmente con desprendimiento de calor. Hablamos simplemente de oxidación cuando tal reacción se efectúa en un proceso lento (oxidación del hierro o putrefacción de la madera) disipándose el calor en el medioambiente sin que aumente la temperatura del cuerpo que se oxida. Sin embargo, cuando la reacción es rápida se produce con un gran aumento de su temperatura, llegando incluso a la incandescencia, con emisión de luz, y entonces esa reacción de oxidación se conoce como combustión. Desde un punto de vista económico la combustión es un proceso de oxidación en el que resulta rentable el aprovechamiento del calor desprendido. Como reacción química la combustión exige la presencia de un combustible y un comburente, en las proporciones adecuadas, y una temperatura de reacción adecuada, que influye directamente en la velocidad de la reacción. No todas las sustancias arden con la misma

72


facilidad, pero siempre puede disponerse medios de precalentamiento o preparación para facilitarla. El comburente por excelencia es el aire ambiente, tratado o no. De entre los potenciales combustibles, habrán de buscarse aquellos que aúnan disponibilidad, seguridad y facilidad de manipulación, alto poder calorífico y bajo potencial de emisiones contaminantes. Existen combustibles sólidos, líquidos y gaseosos. Los más representativos por su aplicación industrial, comercial o doméstica son el gas natural, los gases licuados del petróleo-GLPs (butano y propano comerciales), el gasóleo C, el fuelóleo, el carbón y la madera-biomasa. Todos ellos tienen en común una composición química elemental basada en el carbono y el hidrógeno, en diferentes proporciones, y la presencia más o menos significativa de otras sustancias. La facilidad para la combustión y la seguridad en la manipulación de estos combustibles depende, además de su propia naturaleza (sólida, líquida o gaseosa), de sus propiedades físico-químicas. Entre las propiedades físicas cabe destacar la composición (humedad,

cenizas, volátiles, azufre…), la densidad, la viscosidad, el punto de enturbiamiento de y obstrucción de filtros, la curva de destilación y el índice de Wobbe. Entre las propiedades mecánicas de los combustibles sólidos destacan la granulometría, la dureza, triturabilidad y la abrasividad. Pero serán las propiedades térmicas las que determinen su aptitud para los procesos de combustión. Entre estas propiedades pueden citarse el calor específico, las temperaturas de autoinflamación, de ignición y adiabática de llama, los límites de inflamabilidad, el residuo carbonoso y, sobre todo, el poder calorífico. Como ya se ha mencionado, los combustibles más empleados están formados básicamente por carbono e hidrógeno, con pequeñas cantidades de azufre y otros elementos. Las principales reacciones exotérmicas (con desprendimiento de calor) que tienen lugar en la combustión son: C + O2 → CO2 + 32.8 MJ/kg

H2 + 0.5 O2 → H2O + 142 MJ/kg S + O2 → SO2 + 2.96 MJ/kg

73


A partir de estas reacciones y considerando la composición del combustible puede estimarse la cantidad de calor desprendida en la combustión. Precisamente, así se define el poder calorífico, como la cantidad de calor generado por la combustión completa de la unidad de masa de un combustible. Con objeto de sistematizar dicho valor, sobre todo en el caso de combustibles líquidos y gaseosos, deben mencionarse las condiciones de presión y temperatura de referencia en que ha tenido lugar el proceso. En función del estado físico en que se evacúa hacia el exterior el agua formada en la combustión del H2, bien como vapor en los gases de combustión o bien como líquido -tras ceder su calor latente de condensación-, se puede hablar del Poder Calorífico Inferior (PCI) o Poder Calorífico Superior (PCS) del combustible, respectivamente. La diferencia, pues, entre los valores de PCS y PCI se debe al calor cedido por la condensación del agua contenida en los productos de combustión, y es 597,2 kcal por cada kg de H2O (2,50 MJ/kg). Dado que en la mayoría de las aplicaciones los gases escapan a temperaturas superiores a la de saturación del agua (a la presión parcial de esta) y, por tanto, en estado gaseoso, el PCI representa en la práctica el potencial de aprovechamiento energético del combustible. Pero no ocurre así con las calderas de condensación, que enfrían los humos -hasta condensar el vapor de agua- antes de su evacuación al exterior. A continuación se ofrecen algunos valores por defecto del poder calorífico de los combustibles más habituales. Nótese que el PC es muy dependiente de la composición y que esta es muy variable de unos combustibles a otros (e incluso de unas marcas o procedencias a otras) por lo que este será un dato a proporcionar por el suministrador.

74


EL AIRE COMBURENTE El oxígeno necesario para la combustión se obtiene habitualmente del aire ambiente. A efectos de cálculo de las reacciones de combustión es válido considerar que la composición del aire seco es del 21% de oxígeno y 79% de nitrógeno (en volumen), o su equivalente en peso, 23% de oxígeno y 77 de nitrógeno. Eso significa que por cada unidad (o volumen) de oxígeno a suministrar se necesitarán 100/21 = 4,76 unidades de aire en volumen. Por tanto, por cada volumen de O2 requerido en la combustión se suministran 3,76 volúmenes adicionales de N2 (inertes). NOTA: A efectos de la determinación de rendimientos térmicos puede considerarse que el nitrógeno no sufre reacción alguna durante el proceso de combustión. Sin embargo, sometido a temperaturas por encima de 1.000 ºC, como ocurre en algunas cámaras de combustión,

75


reacciona con el oxígeno formando pequeñas cantidades de óxidos de nitrógeno NOx. Si se tratase de una evaluación medioambiental entonces tal simplificación no sería válida y deberíamos acudir a modelos complejos de cinética de combustión. La cantidad exacta de aire necesaria para conseguir la combustión completa se denomina aire estequiométrico. Este puede ser calculado conociendo la composición del combustible y a partir de las reacciones químicas de combustión mostradas anteriormente. No obstante, si sólo se suministra el aire teórico, la reacción de combustión resulta incompleta por falta de tiempo de residencia del combustible en el interior del hogar o cámara de combustión de la caldera, dando origen a inquemados. Resulta, por tanto, necesario proporcionar una mayor cantidad de aire al combustible para garantizar el completo quemado del combustible. El volumen de aire introducido en el proceso se denomina aire total de combustión, siendo la suma del aire estequiométrico y el exceso de aire. La relación entre el aire total de combustión (aire real) y el aire estequiométrico (aire teórico) se denomina índice o coeficiente de exceso de aire (n): n = coeficiente de exceso de aire = Aire real / Aire teórico > 1.0 Dado que existe un exceso de aire en el proceso, este abandonará finalmente la caldera junto con los gases de la combustión. Nótese que el oxígeno consumido sólo depende del combustible introducido; lo que aumenta es la disponibilidad de comburente. Por ello, la concentración de oxígeno en los humos es un indicador de la cantidad de exceso de aire empleado.

76


% pérdidas

% pérdidas

pérdidas debidas a combustión incompleta

0

10 10

20

30

% pérdidas

pérdidas debidas al calor sensible de los gases de escape

40

0

% exceso de aire

10

20

30

40

pérdidas debidas a inquemados sólidos

0

% exceso de aire

10

20

30

40

% exceso de aire

% pérdidas

efecto conjunto exceso de aire más económico

0

10

20

30

40

% exceso de aire

Desde el punto de vista energético, cada caldera tiene un valor de exceso de aire que permite operar en las condiciones óptimas, esto es, de máximo rendimiento. Dicho valor se denomina exceso de aire más económico. Si a partir de ese valor se reduce el exceso de aire, el rendimiento será menor al no lograr la combustión completa del combustible. Si, por el contrario, aumentamos el exceso de aire por encima de su valor óptimo, el rendimiento también disminuirá, pues una parte del calor liberado se destinará a calentar el aire introducido, tanto más cuanto mayor sea el volumen de aire introducido. El exceso de aire depende de la naturaleza y pero también depende de la configuración de la caldera y de las condiciones de operación, incluidas las ambientales. Por ello, el mismo combustible puede tener excesos de aire óptimos muy diferentes según las calderas, lo que justifica el ajuste de cada instalación a las condiciones particulares de cada una.

77


PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN Teniendo en cuenta la composición de combustible y comburente, los gases de combustión estarán compuestos fundamentalmente por los siguientes productos: CO2

procedente de la combustión del carbono (C)



CO

de la combustión del C



H2O

de la combustión del H2



SO2

de la combustión del S



N2

del aire comburente



O2

del exceso de aire



y trazas de otros elementos contaminantes (NOx, cenizas, metales …) La cuantía de los gases de combustión y su composición dependen tanto del tipo y cantidad de combustible consumido como de la técnica de combustión. El ajuste de los coeficientes de la reacción de oxidación del combustible (genéricamente, una reacción incompleta con exceso de aire) nos permitirá conocer la concentración teórica de los distintos gases simples en los humos. La forma práctica de conocer las condiciones en que se desarrolla un proceso de una combustión es con el empleo de analizadores de gases. El análisis de una muestra de gases de combustión tomada en el conducto de humos permite conocer la concentración de cada uno de sus componentes. Además estos equipos suelen disponer además de una sonda de temperatura. Normalmente ofrecen los siguientes resultados: 

% en volumen de CO 2



% en volumen de O 2



Partes por millón (ppm de CO 2)



Exceso de aire porcentual

* 1.000 ppm = 0,1%

Algunos facilitan ya el cálculo del rendimiento de la combustión a partir de los valores anteriores.

78


La mayoría de los analizadores portátiles enfrían la muestra por debajo del punto de rocío, condensando el vapor de agua y extrayéndola posteriormente, por lo que la lectura debe considerarse expresada en función de la composición seca de los gases.

Formación de inquemados Cuando las reacciones de combustión no son completas aparecen, junto a los gases de combustión, carbono sin quemar (hollín), monóxido de carbono e hidrocarburos. Son los inquemados y pueden ser de dos tipos: sólidos o gaseosos. Los inquemados sólidos sólo se producen en la mala combustión de combustibles sólidos o líquidos. Están formados mayoritariamente por partículas de carbono e hidrocarburos fraccionados. En este caso la formación de inquemados puede deberse a dos causas fundamentales: (1) mal funcionamiento del quemador; e (2) insuficiente aire de combustión. Los inquemados sólidos se aprecian a simple vista por el ensuciamiento de los conductos de humo (hollín) y en oscurecimiento de los humos evacuados por la chimenea. Los inquemados reducen el rendimiento de la combustión por dos motivos: 

Pérdida de potencia calorífica del combustible, ya que en la combustión incompleta del carbono se dejan de obtener hasta 32 MJ/kg.



Ensuciamiento de las superficies de intercambio de la caldera, reduciendo la capacidad de transferencia de calor hacia el agua y ocasionando una mayor temperatura de los gases.

Los inquemados gaseosos están formados por CO e hidrocarburos ligeros. Las causas de su formación suelen ser las mismas que las mencionadas anteriormente. La detección de CO en los humos es síntoma más claro de una mala combustión. El CO es tóxico y no son pocos los casos de fatales consecuencias por elevadas concentraciones de CO procedentes de una caldera mal funcionando. Entre las reacciones incompletas, la más importante es la formación de monóxido de carbono:

C + ½ O2 → CO + 9,3 MJ/kg Además de las consideraciones sanitarias, la presencia de CO supone un auténtico despilfarro de energía, por cuanto el calor aprovechado en la combustión parcial del carbono (9,3 MJ/kg) es menos de la tercera parte de lo obtenido en la combustión completa (32 MJ/kg).

79


Formación de contaminantes Los procesos de combustión originan, irremediablemente, la emisión a la atmósfera de sustancias que contaminan el propio aire, la tierra y el agua y que originan daños de distinta índole sobre el entorno. Los contaminantes procedentes de la combustión pueden clasificarse en tres grupos: 

Productos derivados de la combustión incompleta (hollín, CO)



Óxidos de nitrógeno (NOx), de los que los más importantes son NO y NO2



Contaminantes derivados de la propia composición del combustible, como óxidos de azufre (SO2 y SO3), cenizas y metales diversos.

La naturaleza y concentración de estas sustancias contaminantes dependen de (1) la composición del combustible; (2) del tipo de combustión; y (3) del mantenimiento de la instalación Actualmente, el CO2 también se contabiliza como un contaminante por su elevado potencial como gas de efecto invernadero. De hecho, como ya hemos visto en este mismo capítulo, la contabilización de consumos (eléctricos y de combustibles) se normalizan a las emisiones equivalentes de CO2, identificando el ahorro de energía con la reducción de emisiones de CO2, esto es, una evaluación energética con una evaluación medioambiental. No es el propósito aquí hacer un repaso de las características de los contaminantes señalados pues desde el punto de vista práctico sólo nos interesan aquellas circunstancias relacionadas con la pérdida de eficiencia.

6.3.4. Determinación del rendimiento de combustión El rendimiento energético instantáneo de un generador de calor (o rendimiento de combustión) es la relación entre la energía (potencia) térmica transferida al agua (calor útil) y la energía (potencia) del combustible consumido, basada en su poder calorífico. Existen dos formas de efectuar el balance energético para determinar este rendimiento: 

80

1. El método DIRECTO


Se obtiene por la medición con un contador de energía (potencia) térmica del calor transferido al circuito de agua de la caldera y, por otro, la determinación del consumo de combustible. La aplicación práctica de este método pasa por disponer de la instrumentación necesaria, específicamente, para la medición del caudal de agua que circula por la caldera, toda vez que las medidas de temperatura y de caudal de combustible pueden ser menos costosas. Para la medida de caudales de agua, los caudalímetros pueden ser fijos o portátiles (por ejemplo, por ultrasonidos), lo que requeriría –en este último caso- despojar a la tubería del aislamiento térmico que la recubre. * Recordemos que los contadores de energía (potencia) térmica se componen de un caudalímetro y dos sondas de temperatura. 

2. El método INDIRECTO Trata de estimar las pérdidas de calor que se producen en el proceso y que provocan la diferencia entre la energía transferida al agua y la energía aportada con el combustible. Este procedimiento se viene empleando tradicionalmente de forma práctica en las calderas no equipadas con la instrumentación mínima necesaria, lo que obliga a efectuar un balance energético de la energía puesta en juego en el proceso. Nótese que, al evaluar las pérdidas por separado, este método permite conocer los puntos débiles de una instalación a diferencia del método directo que sólo cuantifica resultados en el conjunto. Nótese que, en ocasiones, la medición del consumo de combustible no resulta sencilla, como es el caso de las instalaciones que emplean combustibles sólidos, capaces tan sólo de cubicar los consumos de forma muy aproximada.

Para cualquiera de estos dos procedimientos debemos indicar que los rendimientos obtenidos son referidos al Poder Calorífico Inferior PCI del combustible, a pesar de que en las calderas de condensación se aprovecha también parte del calor latente de los humos. Por esta razón, el rendimiento de las calderas de condensación, definido sobre PCI, puede ser superior a la unidad (o al 100%), mientras que sería siempre inferior a la unidad si fuera referido al PCS. 81


Método directo El rendimiento de combustión viene definido por la siguiente expresión: η = 100· (m agua · Cp · ∆T) / (m fuel · PCI)

con ∆T = Ts – Te (ºC) donde:

η es el rendimiento de combustión (%)

m agua es el caudal de agua en la caldera (kg/s) Cp es la calor específico del agua (kJ/kg.K) Ts es la temperatura del agua a la salida de la caldera (ºC) Te es la temperatura del agua a la entrada de la caldera (ºC) m fuel es el flujo másico de combustible (kg/h) PCI es el poder calorífico inferior del combustible (kJ/kg) Método indirecto También llamado de pérdidas separadas. Trata de identificar y cuantificar las siguientes pérdidas de calor: 

Pérdidas a través del cuerpo de la caldera



Pérdidas de calor sensible en los humos



Pérdidas por inquemados

PÉRDIDAS A TRAVÉS DEL CUERPO DE LA CALDERA (P1) Son debidas a la transmisión de calor por convección y radiación desde el cuerpo o envolvente de la caldera. A ellas cabría añadir las pérdidas por conducción a través de los apoyos de la caldera si bien en la práctica resultan despreciables. Las pérdidas por convección y radiación dependen de la temperatura media del agua en caldera, del grado de aislamiento de la envolvente de caldera y de las temperaturas ambiente y de pared de la sala de máquinas. El valor instantáneo de estas pérdidas se determina por vía experimental, conocida la temperatura de las superficies exteriores (S 1-S2-S3) de la envolvente de la caldera y

82


suponiendo unos coeficientes de transferencia de calor (convectivo-radiativo) como los indicados en las siguientes expresiones: 

qrc1 [W] = h1 · Sfrontal · (Tsup_frontal – Tsala)

h1 = 10 kcal/h.m2.C (12 W/m2.K)



qrc2 [W] = h2 · Strasera · (Tsup_trasera – Tsala)

h2 = 10 kcal/h.m2.C (12 W/m2.K)



qrc3 [W] = h3 · Slateral · (Tsup_lateral – Tsala)

h3 = 12 kcal/h.m2.C (14 W/ m2.K)

En calderas estándar, con temperatura del agua de 80 ºC, las pérdidas suponen entre el 1,5 y el 5% del PCI, mientras que en calderas de baja temperatura y de condensación entre el 0,5 y un 2%. En ambos casos las pérdidas porcentuales disminuyen al aumentar la capacidad de la caldera.

PÉRDIDAS DE CALOR SENSIBLE EN LOS HUMOS (P2) Estas pérdidas se deben a que los humos son evacuados a temperatura muy superior a la ambiente con lo que se pierde el calor sensible asociado. Dependen fundamentalmente de la temperatura de salida de los gases de combustión y del exceso de aire empleado. Suelen estar comprendidas entre el 6 y el 10% de la potencia nominal. El cálculo de estas pérdidas puede efectuarse del siguiente modo:

P2 (%) = 100· (m humos · Cp humos · ∆T humos) / (m fuel · PCI) P2 (%) = 100· (m’ humos · Cp humos · ∆T humos) / PCI ∆T (ºC) = Th – Ta

Nota: m’humos = mhumos / mfuel donde: m humos es el caudal másico de los humos (kg/s, m3/s)

m’ humos es el caudal másico específico de los humos (kg/kg fuel, m3/m3 fuel) Cp humos es el calor específico de los humos (kJ/kg.K, kJ/m3.K) Th es la temperatura de los humos a la salida de la caldera (ºC) Ta es la temperatura del aire ambiente de la sala de calderas (ºC)

83


Ello justifica que las calderas de baja temperatura y de condensación, con temperaturas de salida de humos mucho más bajas que las estándar, tengan un rendimiento instantáneo superior. Con suficiente aproximación el calor específico medio de los gases de combustión puede tomarse como 0.3 kcal/m 3.K (1.3 kJ/m3.K). No obstante, si se conoce la composición de los gases de combustión puede estimarse un valor más preciso del calor específico de los humos sin más que ponderar los valores individuales recogidos en la tabla adjunta por la concentración en volumen de cada gas simple.

PÉRDIDAS POR INQUEMADOS (P3) Estas pérdidas son debidas fundamentalmente a la presencia de monóxido de carbono (CO) en los gases. En la práctica, si la combustión es correcta, son muy pequeñas. Su valor suele estar muy por debajo del 0,5% de la potencia útil de la caldera con combustibles gaseosos. La estimación de esta pérdida puede llevarse a cabo con la siguiente ecuación:

P3 (%) = 100 · (CO · PCCO) / (PCI) donde:

CO es la cantidad de CO emitido (m3 CO/m3 fuel)** PCCO es el poder calorífico del monóxido de carbono (kJ/m3) PCI es el poder calorífico del combustible (kJ/m3) **CO puede calcularse a partir de la concentración conocida de monóxido en los gases y del volumen de humos por unidad de combustible consumido: CO = [CO] · Vol humos (m3/m3 fuel)

84


NOTA: PCCO = 10.11 MJ/kg = 12.64 MJ/Nm3 = 3020 kcal/Nm3 A las pérdidas por formación de inquemados gaseosos pudieran sumarse las pérdidas por formación de inquemados sólidos, aunque sólo es de aplicación a las calderas que utilizan combustibles sólidos o líquidos. La presencia de hollín es denunciada por el oscurecimiento de los humos. Una forma práctica de cuantificar tales pérdidas es mediante la aplicación del método BACHARACH. El procedimiento consiste en hacer pasar una muestra gases a través de un dispositivo para que

los inquemados “manchen” un filtro de papel. El nivel de ennegrecimiento es comparado entonces con una escala estándar, que permite aproximar las pérdidas de calor respecto del PCI. A continuación se indica la correlación entre el índice de Bacharach y la estimación de las pérdidas de calor:

Nótese que para limitar los niveles de emisiones la administración ha fijado unas condiciones límite de operación de las calderas, basadas en las concentraciones de CO, CO2 y partículas, medidas en chimenea. Así se definen unos valores máximos de concentración (en volumen, de gases secos) en función del tipo de combustible utilizado y la potencia instalada. Las siguientes

Combustible

85

Combustible


tablas recogen dicha información.

Expresión del rendimiento energético de caldera Tras calcular las pérdidas separadas con la metodología indicada anteriormente, el rendimiento instantáneo de la caldera vendrá definido por la siguiente expresión: η (%) = 100 – (P1+P2+P3)

NOTA: en lo anterior se ha venido hablando indistintamente de rendimiento de caldera o rendimiento de combustión. Algunos autores diferencian ambos términos despreciando las pérdidas por convección y radiación en el cálculo del rendimiento de combustión, lo que por otra parte parece facilitar las cosas, debido a lo engorroso del método expuesto, a la cuestionable fiabilidad del resultado y a su escasa incidencia frente a los otros términos. Por ello, en la práctica, en el sector de la edificación se suele determinar el rendimiento de la combustión en lugar del rendimiento de la caldera. De esta forma, el rendimiento de combustión queda simplificado a la expresión: η (%) = 100 – (P2+P3)

6.3.5. Procedimiento de inspección de calderas Toma de datos El proceso de toma de datos deberá observar una serie de requisitos con objeto de disponer de lecturas fiables de las condiciones de funcionamiento:

 Antes de que comience la toma de datos, deberá haber transcurrido un periodo mínimo de 5 minutos tras la puesta en marcha de la caldera.  Se procurará que la toma de datos se realice con la caldera funcionando cerca de su capacidad nominal y en condiciones estables. Si fuera necesario puede actuarse sobre los elementos de regulación para evitar la parada del quemador durante el período necesario para estabilización y medida, sin que ello afecte a las condiciones de seguridad y/o confort de los usuarios. Si la caldera es mixta la toma de medidas se efectuarán sobre el servicio de máxima potencia habitualmente la producción de ACS)

 Si no existiese un orificio previsto en el conducto de evacuación para la toma de datos, y hubiera que practicarlo, éste será circular e inferior a 1 cm de diámetro y se efectuará, en calderas murales, en el conducto vertical, y al menos 15 cm por encima de la

86


conexión de este a la caldera. En ese caso, el orificio será posteriormente cerrado por medio de un tapón de material termorresistente. En calderas de pie, las tomas se realizarán a una distancia entre 0,5 y 1 m después de la caja de humos. Asimismo, deben evitarse las infiltraciones parásitas de aire por el orificio de la toma de muestras pues ello podría alterar sensiblemente los resultados.

 Deben transcurrir un par de minutos con la sonda introducida antes de proceder al registro de medidas. Se esperará hasta que las lecturas oscilen poco o sean razonablemente estables. En caso contrario se tomarán distintas medidas aceptándose el valor máximo observado.

 Si el sistema dispone de recuperador de calor, entonces se harán las mediciones después del mismo. Equipos de medida La instrumentación, fija o portátil, para la medición de los parámetros necesarios para la determinación del rendimiento de una caldera de combustión deberá ser la apropiada para tal fin y dispondrá de certificado de calibración o, al menos, estará contrastados para poder dar validez a las lecturas. En el método directo pueden ser necesarios los siguientes equipos:

Instrumento

Resolución

Precisión

0.1 m3/s

1%

Termómetro (para agua caliente)

0.5 ºC

2%

Sonda de contacto, inmersión, ambiente

0.5 ºC

2%

0.5 V - 0.5 A

2%

Caudalímetro para líquidos

Tipo termopar Pinza vatimétrica (voltiamperimétrica) Contador eléctrico

0.1 kWh

87


Contador de energía térmica

0.1 kWh

Nótese que si se dispone de medidas instantáneas (caudales y temperaturas) entonces puede calcularse directamente el rendimiento energético. Si los contadores no permiten la lectura instantánea de estas variables entonces habrán de tomarse al menos 2 medidas, tras un cierto periodo de tiempo, durante el cual se garantizarán unas condiciones estables de funcionamiento. En el método indirecto bastará con disponer de un analizador de gases que ofrezca, al menos, la siguiente información: 

CO2: % en volumen



O2 : % en volumen



CO: partes por millón, ppm.



Temperatura de humos y de ambiente

Habitualmente, los analizadores para un determinado tipo de combustible pueden aproximar de forma automática otros parámetros derivados, como el exceso de aire porcentual y el propio rendimiento de combustión.

Evaluación de resultados Si se trata de una inspección periódica, el rendimiento instantáneo resultante habrá de ser contrastados con el valor límite que el RITE ha establecido. Las calderas de combustibles líquidos y gaseosos instaladas con posterioridad al 31.12.97 deberán demostrar como mínimo un rendimiento instantáneo en condiciones de carga nominal no inferior en 2 unidades al determinado durante la puesta en servicio del equipo. Este, a su vez, no puede ser inferior en más de 5 unidades al establecido como valor límite, a saber:

η (%)= a + b · log(Pot) donde log(Pot) es el logaritmo en base 10 de la potencia nominal de la caldera (en kW) y los coeficientes a y b, función de la temperatura media del agua, son los recogidos en la tabla adjunta:

88


En cualquier otro caso, el rendimiento mínimo de la caldera será el que figura en la placa de características o en la documentación técnica. En caso de no existir, se fijará como el valor resultante del cálculo del rendimiento instantáneo considerando a los niveles límites de emisión admisibles. Los resultados de una inspección deberán plasmarse en un ACTA que deberá emitir el agente evaluador. El Acta de la inspección deberá contener, como mínimo, los siguientes datos: 

Titular y emplazamiento de la instalación.



Marca, modelo, número de fabricación y potencia nominal útil instalada (en kW).



Combustible que consume.



En instalaciones con potencia nominal útil instalada mayor de 70 kW, nombre del titular del mantenimiento y fecha de la última revisión realizada



En caso de quemadores no integrados, marca y modelo del quemador.



Valor medio de las medidas efectuadas.



Fecha de la inspección.



Nombre del representante del titular de la instalación que ha presenciado la inspección.



Sello y firma de la empresa o agente evaluador

Se expedirán tres ejemplares: para el titular de la instalación, para el organismo territorial competente de la CCAA implicada -remitido por el evaluador; y para este último.

89


Modelo de cuestionario de inspecciones periódica de eficiencia energética de calderas (tomado de la Guía T écnica del IDAE)

90


91


3 g m k N

8 3 2 , 8 , 0 0 1

2 O 0 0 , 0

2 N 0 0 , 5 7

O 2 H O C

) s o d i u q í l ( N O I T S U B M O C E D S O L U C L A C

92

o d i m u s n o c 2 O

0 0 , 0

0 0 , 0

7 5 , 0 0 0 , 0

2 O S 2 O C

7 0 , 8 4 4

7 2 , 0 7

7 8 2 , 2 , 0 0 7

0 0 5 , 0 , 7 0 3

0 0 , 0

5 0 , 8 0 1

o d i r e u q e r 2 O

3 8 , 0 7

0 0 5 , 0 , 7 0 3

0 0 , 0

3 3 7 7 3 0 3 3 , 1 , 0 , 2 , 0 , 2 , , 8 8 0 9 8 7 0 7 0 1 1 4 6 6 1 1 4 5 5

s e l o m n e

7 7 2 , 5 , 0 0 7

g 0 0 0 1 / s

0 0 0 0 0 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 5 0 0 0 0 7

0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 , 8 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 3 6 0 0 0 0 0 0 0 4 5 8 1

2 , 8 , 0 , 9 0 0 9

0 , 0 0 1

2 m O O e u C C . . . . q . n . i C C C % % %

L A T O T

0 , 5 8

N O I C I S O P C M % O C

0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 5 0 0 0 0 0 1

2 6 5 0 , 3 , 5 , 5 7 3 0 1 1 6

1 7 0 , 8 , 6 1 1 1

2 6 4 1 , 3 , 8 , 1 0 1 1 7 5 6 0 , 5 , 0 , 8 2 4 4 1 7 4 0 5 0 0 , 3 , 4 , 5 1 2 7 1 7 2 9 5 , 0 , 0 , 0 0 0

6 0 3 , 1 , 0 2

0 0 0 0 , 0 , 0 , 0 0 0

0 0 0 , 0 , 0 0

7 9 1 2 , 0 , 6 , 0 3 1 7 1

9 6 0 , 2 , 3 3 1

s o d e m ú h s e s a 0 g 0 , s ) 0 o g 1 l o d e k ( ) e d o n o e r c i m n s e e a ú ó e m u s h i c p l d e i o l e a s n r r v a e d i o e n t r i a a i p o a l e l A t e E 2 t a m m e 2 a m u t o d % o o % O N t h t c i (

0 , 0 0 1

L A A H O N S M T % % O % % % % T

3 g m k N

5 4 5 , 5 , 2 4 1 8 0 0 0 , 0 , 0 0 2 1 0 , 1 , 0 0

) g k ( s o c e s s e s ) a n g e n m ó i l c u i s o v o n p e m o % c (

o e l ó s a g o e r p i i t a o e d i d u o q s í l e e c l x b e i t s n u o b c m y o t a c e l a r p a m p o n c n ó i t i s n u ó t b i s m u o b c e m o d C s o l u c l á C


3 3 m g m g N k N k

L 3 1 3 3 A 1 5 9 1 T , , , , 9 6 6 O 1 3 3 2 3 T

2 O 0 0 , 0

2 N O 2 H O C

# # 1 1 1 1 2 , 6 , 0 , 2 , 6 2 6 3 3 3

1 2 , 6 3

0 5 , 7 8 1 3 4 , 1

9 0 , 3 2 0 1

0 0 , 0

0 0 , 0

0 0 0 0 0 , 0 , 0 , 0 , 0 0 0 0

2 O S 3 2 4 , O 1 C 4 1

) s e s a g ( N O I T S U B M O C E D S O L U C L A C

9 2 9 0 0 , 6 , 1 , 0 , 3 3 3 5 2 7 2 8 0 0 1 1 0 9 0 5 0 , 4 , , 7 3 - 0 8 1 1 3 0 3 2 4 , 1 , 1 , 4 , 1 0 1 0

0 0 0 , 0 , 0 0

3 8 3 6 4 , 1 , 7 , 4 , 1 0 1 1 4 1 4 1 1 1

o d i r e u q e r 2 O

6 8 , 2 4 1

5 7 , 3 9

0 0 , 0

0 0 , 0

0 0 , 0

1 9 0 9 9 0 9 6 , 1 , 0 , 1 , 0 , 1 , , 4 6 5 2 3 5 0 5 3 3 7 2 9 9 2 2 0 2 2 1 1 1

o d i m u s n o c 2 O

3 1 5 4 , 7 , 7 , 1 0 3 4 9 1

0 0 , 0

0 0 , 0

0 0 , 0

9 8 , 5 3 2

s e l o m n e

3 3 0 4 , 4 , 5 , 1 1 7 4 8 1 1

0 0 0 0 0 0 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 0 0 0 0 0

0 , 0 , 9 1 9 2 O O C C . . . . . . C C % %

) s e l o ) s e m l n ) o e s m ( o ) s d n e s o e ( d m s o e ú o c 0 e m h c s 0 , ú e s 5 h e s s e 1 s s s s e a e a s g s g ) a s a s 2 g o g o 1 2 s l s l 0 o e l o e , o l d d 0 e ( d n e n o e e d e d e r m n c i n m m e a ú ó i l u ó s h i l c c u d i o i l e e a s s o r r v a e d i o o v t r i a a i n e p p n o A t a l l e e E 2 t a m m t 2 a m u o o % o % o % O N t h t c ( c (

6 5 , 8 , 7 2 8 4 1 1 v v i i u u q q e e 2 C H

o n a p o r p y e r o i n a a e t u d b o e s d e c a x l c e z n e o m c a y a n t u e l a r p a m p o n c n i ó i t n s ó u i b t s m u o b c m e o d C s o l u c l á C

* * * * v i u 0 0 6 4 q 0 0 8 , 6 , e , , 2 4 0 0 4 2 1 4 H v i 4 1 u 0 0 1 , 7 q 0 , 0 , 7 , e 0 0 0 5 3 1 C s 0 0 1 3 0 0 0 0 0 0 4 e 0 0 7 9 0 0 0 0 0 0 6 l , , , , , , , , , o , , 5 4 m 0 0 3 8 0 0 0 0 0 0 4

) n ( 3 m 1 : a r t s e u m

0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 2 0 1 0 L 4 6 8 1 2 2 2 2 s o H H H 2 3 H H O O N O t r A C C C 4 C C o T C % % % O % % % T % % % %

93


6.4 Determinación del rendimiento energético de generadores de frio 6.4.1. Introducción El actual RITE establece la necesidad de que las instalaciones dispongan de un programa de gestión energética, elaborado y puesto en práctica por las empresas mantenedoras, así como de cumplimentar un plan de inspecciones oficiales de eficiencia energética, elaborado por los organismos competentes de las Comunidades Autónomas y ejecutado por ellos mismos o agentes colaboradores externos, todo ello en función de la potencia instalada (a partir de 20 kW en calor y 12 kW en frío). En ambos casos se alude al análisis y evaluación del rendimiento de los equipos generadores de calor y de frío, así como de las instalaciones en su conjunto.

La guía técnica del IDAE sobre “Procedimientos para la determinación del rendimiento energético de plantas enfriadoras de agua y equipos autónomos de tratami ento de aire” (base de este capítulo) se configura como una guía de buena práctica para que técnicos, mantenedores e inspectores cumplimenten las exigencias reglamentarias reflejadas en el RITE, con las dificultades que supone el hecho de que no existan normas específicas sobre los procedimientos a seguir para tal fin.

6.4.2. Fundamentos: refrigeración por compresión mecánica simple La mayoría de las instalaciones de refrigeración se basan en la producción de frío mediante un ciclo termodinámico de compresión mecánica que emplea un agente refrigerante (fluido frigorígeno). Dicho fluido se evapora a baja presión extrayendo calor del ambiente del local a enfriar. Posteriormente es comprimido y condensado a mayor presión evacuando calor a un sumidero (normalmente el aire ambiente). Finalmente el líquido obtenido es expansionado hasta la presión de evaporación, dando comienzo así nuevamente el ciclo. Son elementos imprescindibles, por tanto, dos baterías de intercambio de calor (evaporador y condensador), un compresor y una válvula de expansión. En el siguiente diagrama (P-h) se muestra la evolución del ciclo termodinámico teórico antes descrito.

94


Punto

Situación

Condiciones termodinámicas

Determinación

1

Aspiración del compresor

Vapor saturado a la Pevaporación

Medida de la Pevaporación

2

Descarga del compresor

Vapor recalentado a la Pcondensación

Medida de la Tgas caliente y de la Pcondensación

3

Inicio de la condensación

Vapor saturado a la Pcondensación

4

Salida del condensador

Líquido saturado a la Pcondensación

Medida de la Pcondensación

5

Entrada en el evaporador

Vapor húmedo a la Pevaporación

Medida de la Pevaporación

3

4

2

5 1

Nótese que al tratarse de procesos con cambio de fase hay una correspondencia directa entre la presión de operación y la temperatura de saturación (tanto para el condensador como para el evaporador). Sobre la base del ciclo teórico (ciclo inverso de Carnot) podrían estimarse los coeficientes de eficiencia energética en modo refrigeración y calefacción, calculados a partir de las temperaturas de condensación y evaporación y que serían los valores máximos ideales de una máquina trabajando entre dichas temperaturas:

95




CEE ref = Tevap / (Tcond-Tevap)



CEE cal = Tcond / (Tcond-Tevap)

Para el caso de temperaturas habituales de evaporación 3º C (276 K) y condensación 40º C (313 K) encontraríamos unos valores de 

CEE ref (máx) = 7.46



CEE cal (máx) = 8.46

Habitualmente este ciclo termodinámico teórico se ve “deformado” por las condiciones reales de funcionamiento, que incluyen la pérdida de carga en los intercambiadores (evaporador y condensador) y un ligero recalentamiento del evaporado y subenfriamiento del condensado. Esto nos lleva a un ciclo termodinámico real como el mostrado en la f igura adjunta. Ahora los puntos 1 y 4 son sustituidos por 1’ y 4’, respectivamente, lo que origina tambi én el

4’

3

2’

5’ 1’

desplazamiento de los puntos 2 y 5.

96


3 4’ 2’

5’ 1’

Punto

Situación

1

Condiciones termodinámicas

Determinación

Vapor saturado a la Pevaporación

1’

Aspiración del compresor

Vapor recalentado a la Pevaporación

Medida de la Pevaporación (salida)

2’

Descarga del compresor

Vapor recalentado a la Pcondensación

Medida de la Tgas caliente y de la Pcondensación (entrada)

3

Inicio de la condensación

4

4’

Vapor saturado a la Pcondensación Líquido saturado a la Pcondensación

Salida del condensador

Líquido subenfriado a la Pcondensación

Medida de la Tlíquido y de la Pcondensación (salida)

5’

Entrada en el evaporador

Vapor húmedo a la Pevaporación

Medida de la Pevaporación (entrada)

97


Se requiere, por tanto, la medida de dos temperaturas (T gas_caliente , Tlíquido), de dos presiones (Pevap, Pcond) y de dos pérdidas de carga o caídas de pr esión en el circuito (∆P evap, ∆Pcond). Ahora, la estimación de los rendimientos ha de hacerse sobre la base de las entalpías específicas correspondientes a los puntos del diagrama indicados. Así el trabajo de compresión

(proceso 1’ -2’) puede calcularse com o diferencia la diferencia [h 2’-h1’], mientras que el calor absorbido en el evaporador (proceso 5’ -1’) por unidad de masa de refrigerante será [h 1’-h5’] y el calor evacuado en el condensador (proceso 2’ -4’) por unidad de masa de refrigerante será [h2’h4’] Por tanto, puede definirse el rendimiento en modo refrigeración como el cociente entre el calor absorbido en el evaporador y el trabajo realizado por el compresor: CEE = [h1’-h5’] / [h2’-h1’] Del mismo modo puede definirse el rendimiento en modo calefacción como el cociente entre el calor evacuado en el condensador y el trabajo realizado por el compresor: COP = [h2’-h4’] / [h2’-h1’] Nótese que, caso de despreciar la pérdida de carga en los intercambiadores y los valores de recalentamiento y subenfriamiento , podrían haberse sustituido los puntos reales (X’) por los teóricos (X) dando lugar a los rendimientos del ciclo teórico de compresión mecánica simple. CEE = [h1-h5] / [h2-h1] COP = [h2-h4] / [h2-h1] Y es que la medida de la pérdida de carga en los circuitos no siempre resulta posible pues habitualmente sólo se cuenta con las tomas de las válvulas del compresor para la conexión del manómetro frigorífico. Por otra parte, el recalentamiento es una condición habitual de funcionamiento establecida por el fabricante de la máquina, con el fin de garantizar la aspiración seca del compresor. Si la línea de aspiración es corta, entonces la medida de la temperatura en dicho punto puede considerarse una medida correcta de la temperatura de salida del evaporador y así evaluar el calor absorbido. En caso contrario puede haber un recalentamiento no útil entre la salida del evaporador y la aspiración del compresor (caso de sistemas partidos). De igual manera, el subenfriamiento podría realizarse en el condensador o fuera de él.

98


Quiere esto decir que para identificar de forma precisa los puntos característicos del ciclo sería necesario disponer de múltiples mediciones de presión y temperatura, en ubicaciones adecuadas, lo cual no es frecuente, por lo que en la mayoría de los casos deberemos conformarnos con simplificar el ciclo termodinámico real y considerar un ciclo de compresión mecánica simple ideal. Para el caso del refrigerante R134a moviéndose entre temperaturas de evaporación y condensación de 3 y 40º C, respectivamente, y midiendo un recalentamiento y un subenfriamiento de 2º C junto con una temperatura de descarga del compresor de 48º C se obtienen los siguientes resultados: CEE = 5.68 COP = 6.68

6.4.3. Métodos para la estimación del rendimiento instantaneo La determinación del rendimiento instantáneo de un equipo se viene efectuando por parte de los fabricantes con el fin de disponer de datos técnicos precisos bien para homologación bien para comparar prestaciones de distintas máquinas. Lógicamente las condiciones (idóneas) en que se realizan los ensayos en bancos de pruebas distan mucho de las condiciones que encontraremos en la instalación ya montada y en servicio. Por ello, las pruebas periódicas de verificación de rendimientos se verán condicionadas por las circunstancias que en cada caso concurren durante el f uncionamiento de una instalación. Entre estas circunstancias podemos mencionar: 

Variación de las condiciones ambientales, que en el momento de la prueba pueden ser muy diferentes de las prestaciones de catálogo



Variación en las ganancias externas e internas de calor del edificio, que inciden directamente en la potencia demandada



Falta de estabilidad en la operación de una máquina (por control deficiente o excesiva

variabilidad de la carga …), que podría impedir la toma de datos en situación estacionaria 

Ausencia de datos por falta de instrumentación, instrumentación inadecuada o mal uso de la misma

99




Carga de funcionamiento alejada de la máxima capacidad del sistema, que constituye la condición óptima.

Todo ello hace que el resultado de la evaluación de los rendimientos instantáneos de los generadores de frío a partir de mediciones en campo deba ser considerado como una estimación aproximada y que el error cometido dependerá de las condiciones en que dicha evaluación ha tenido lugar. Los métodos o procedimientos para el cálculo del rendimiento pueden ser DIRECTOS o INDIRECTOS. En el método directo será preciso conocer el caudal de refrigerante que circula por la instalación, en diferentes condiciones (pues se desconoce la de la visita de inspección). Esta información sólo es conocida de forma fiable por los propios fabricantes de las máquinas y/o de forma aproximada por los fabricantes de los compresores. En el método indirecto será necesario conocer los caudales de agua ó aire que circulan por el evaporador (o condensador, según sea el caso). La correcta estimación de los caudales de aire resulta compleja debido a las perturbaciones sobre el flujo que ocasiona la propia medida. Por su parte, la medida de caudal de agua suele realizarse midiendo la pérdida de carga en el intercambiador de calor (conocida su curva de ∆P-caudal) o bien el consumo y presión de las bombas de recirculación (conocida la curva de presión-caudal).

Método directo El método directo para la determinación del rendimiento instantáneo de un generador de frío se basa en la información disponible de las condiciones de funcionamiento del refrigerante en el circuito frigorífico. Este método es de aplicación a todo tipo de generadores de frío (enfriadoras de agua o autónomos de tratamiento de aire) ya que sólo atañe al refrigerante de la central frigorífica. De acuerdo con lo mencionado en el apartado anterior, los rendimientos de una máquina frigorífica que funciona según un ciclo de compresión mecánica simple pueden estimarse mediante las siguientes expresiones:

donde

100

ηevap = CEE = Qevap / Nelec

(en modo refrigeración)

ηcond = COP = Q cond / Nelec

(en modo calefacción)


CEE [-] es el coeficiente de eficiencia energética del lado evaporador COP [-] es el coeficiente de eficiencia energética del lado condensador Qevap [kW] es el calor o potencia absorbida por el refrigerante en el evaporador Qcond [kW] es el calor o potencia disipada por el refrigerante en el condensador Ncomp [kW] es la potencia eléctrica consumida por el conjunto de la máquina Las potencias referidas se calcularán a partir de las siguientes expresiones: Qevap = mref · ∆hevap = vref · ρref · ∆hevap donde mref [kg/s] hace referencia al flujo másico de refrigerante, ∆h evap [kJ/kg] es el efecto refrigerante o potencia específica de refrigeración, v ref [m3/s] es el desplazamiento volumétrico o caudal de refrigerante y ρref [kg/m3] es la densidad del refrigerante en las condiciones de aspiración del compresor. Por su parte Qcond = mref · ∆hcond = vref · ρref · ∆hcond

donde ∆hcond [kJ/kg] es la potencia específica de calefacción. ∆hevap y ∆hcond se calculan como diferencias de las entalpías a la salida y entrada del refrigerante en el evaporador y condensador, respectivamente. Se trata de una variable indirecta, derivada de las mediciones de presión y temperatura en el circuito. Por su parte, el caudal másico de refrigerante bombeado no suele ser medido de forma directa, sino a través de las curvas de rendimiento de cada compresor, particularizadas para el punto de trabajo, definido a partir de la relación de compresión (Rc) y de las condiciones de aspiración (P y T). Si el compresor dispone de capacidad de regulación, entonces también puede determinarse el caudal de refrigerante a partir de las curvas de potencia si se conoce la condición de carga, a través de la medida de la potencia eléctrica absorbida. En cualquier caso, el caudal másico o desplazamiento volumétrico de refrigerante es un dato que debe ser facilitado por el fabricante de la máquina o del compresor. Nelec = UF · IF · √3 · cos φ donde UF [kV] es la tensión de fase de suministro eléctrico, I F [A] es la intensidad de fase total

absorbida por la máquina y cos φ es el valor medio del coseno de φ. 101


En equipos monofásicos se medirá la tensión de fase con un voltímetro conectado a las bornas de alimentación al equipo. En instalaciones trifásicas (más frecuentes) se mediarán las tres tensiones entre fases de alimentación y se obtendrá un promedio de las tres lecturas. De igual modo se calculará la intensidad de fase, mediante una pinza amperimétrica, como promedio de las lecturas de las distintas fases. Cuando sea posible se discriminará el consumo de los diferentes circuitos frigoríficos individuales, mediante lectura a la entrada de los circuitos eléctricos divisionarios. Esto permitirá tener en cuenta no sólo el gasto del compresor (principal contribución) sino también otros consumos auxiliares menores (ventilador del condensador, regulación y control,

resistencias de calentamiento del aceite …). No obstante, no sería propio considerar el consumo de circuitos externos, como el de agua enfriada o el de agua de condensación, ya que en caso de comparación de distintas centrales o máquinas frigoríficas el consumo de dichos sistemas sería el mismo en todos los casos. Por ello es preferible contabilizarlos de forma independiente.

El valor del cos φ instantáneo sólo es posible utilizando un instrumento específico, si bien en la mayoría de los casos es suficiente suponer un valor del cos φ entre 0.7 y 0.85 (recomendado 0.8). No obstante, los fabricantes de motores y compresores pueden disponer de este dato. La potencia eléctrica absorbida por una carga eléctrica puede efectuarse de forma directa mediante un vatímetro conectado entre los conductores principales.

Caso de circuitos en paralelo En el caso de que existan distintos compresores en paralelo, el caudal de refrigerante total será la suma de los caudales que circulan por las distintas unidades. Lo mismo ocurre con la potencia eléctrica total absorbida. Si la máquina se compone de varios circuitos frigoríficos (evaporadores) atendiendo a un mismo medio a enfriar (un único fluido exterior) la eficiencia energética del conjunto de la instalación puede calcularse a partir del rendimiento de los circuitos por separado ponderados por la fracción de potencia frigorífica.

Casos particulares Máquinas con aprovechamiento simultáneo de producción frigorífica en el evaporador y producción calorífica en el condensador Podía definirse el rendimiento instantáneo de este tipo de máquinas como

102


η = (Qevap + Qcond) / Nelec Deberá atenderse, en lo posible, a la toma de datos simultánea para la estimación de las potencias frigorífica, calorífica y eléctrica con objeto de que los resultados sean coherentes. Este es el caso de plantas enfriadoras con condensador de recuperación de calor, que aprovechan de forma parcial o total el calor disipado en la condensación del refrigerante para la producción de agua caliente, habitualmente. En este caso la potencia calorífica aprovechada (Q cond) se calcularía a partir de las condiciones de funcionamiento instantáneo del condensador de recuperación de calor, esto es, como producto del caudal másico del refrigerante por el salto entálpico, estimado mediante la medición de las temperaturas de entrada y salida del refrigerante del mismo. Si el aprovechamiento calorífico es total, entonces el condensador de recuperación sustituye al condensador principal. Pero si el aprovechamiento es parcial, el flujo de refrigerante se reparte entre ambos. Esto complica la aplicación del método directo, por lo que se recomienda la aplicación del método indirecto para la evaluación de la potencia calorífica recuperada. También es el caso de las bombas de calor con recuperación de frío, conocidos como equipos de cuatro ciclos, equipos reversibles capaces de recuperar calor (funcionando en modo refrigeración) y frío (funcionando en modo calefacción) mediante recuperadores de calor y evaporadores auxiliares. Suelen ser del tipo enfriadora de agua con condensación por aire. Los cuatro diferentes modos de funcionamiento condicionan el cálculo del rendimiento instantáneo: 

Primer ciclo: modo sólo frío



Segundo ciclo: modo bomba de calor



Tercer ciclo: refrigeración y recuperación de calor



Cuarto ciclo: calefacción y recuperación de frío

En los dos últimos modos de funcionamiento es de aplicación la expresión del cálculo del rendimiento instantáneo mostrada anteriormente. Si cabe la posibilidad de que la máquina funcione simultáneamente en modo calefacción y refrigeración recuperando a su vez calor/frío entonces, con carácter general, podría definirse el rendimiento instantáneo de la siguiente manera: 103


η = (Qevap + Qcond) + (Qevap_recup + Qcond_recup ) / Nelec

recuperador

recuperador

calor sensible

calor sensible

compresor

compresor

condensador válvula de laminación

evaporador válvula de laminación

evaporador

agua enfriada

condensador

agua calentada

Otro caso particular con aprovechamiento simultáneo de potencias de distinto signo es el de las máquinas dotadas de elementos desrecalentadores ( desuperheaters ). Estos no son sino intercambiadores de calor ubicados en la línea de gas caliente (descarga del gas del compresor) que aprovechan el calor sensible del refrigerante –nunca la condensación- para el precalentamiento del ACS, habitualmente. En este caso, el rendimiento instantáneo se calcularía como sigue:

η = (Qevap + Qsrd) / Nelec Si el desrecalentador está bien dimensionado entonces la potencia calorífica aprovechada (Qsrd) se calculará a partir del salto entálpico del refrigerante desde la descarga del compresor hasta la condición de saturación a la misma presión. Por último, en el caso de que se empleen compresores abiertos accionados por motor térmico, se sustituirá el término N elec por Nabs (potencia absorbida), que será la suma del consumo eléctrico instantáneo de los elementos auxiliares y de la potencia térmica del motor de accionamiento. Esta potencia térmica se estimará a partir de la medición con un tacómetro del régimen de giro del motor y de las curvas potencia-velocidad de giro (rpm), específicas de cada máquina y que deberá ser facilitada por el fabricante. Se considerarán despreciables las pérdidas en la transmisión motor-compresor abierto, tanto si se trata de accionamiento eléctrico o térmico.

104


Método indirecto El método indirecto para la determinación del rendimiento instantáneo de un generador de frío se basa en la información disponible de las condiciones de los f luidos externos (aire, agua) que interaccionan con el circuito frigorífico. La expresión del rendimiento instantáneo es la misma que en el método directo

ηevap = CEE = Qevap / Nelec

(en modo refrigeración)

ηcond = COP = Q cond / Nelec

(en modo calefacción)

Sin embargo, las potencias calorífica y frigorífica se evalúan desde el lado contrario al del refrigerante, mediante la expresión general (para líquidos): Q = m2 · Cp2 · ∆T2 = vol2 · ρ2 · Cp2 · ∆T2

donde el subíndice “2” quiere indicar que se trata del secundario del intercambiador de calor (evaporador, condensador, recuperador …) reservando el subíndice “1” al agente frigorígeno o refrigerante. Obviamente m [kg/s] es el flujo másico de fluido secundario o caloportador, Cp [kJ/kg.K] es el

calor específico del fluido secundario y ∆T es el salto térmico que sufre el fluido secundario al pasar por el intercambiador. En su caso, el flujo másico puede calcularse más fácilmente a partir del caudal volumétrico vol [m 3/s] y la densidad del fluido secundario  [kg/m3]. Esta expresión es de aplicación a fluidos secundarios como agua, agua glicolada o salmueras. La potencia calorífica intercambiada (Q) puede ser medida directamente por un contador de energía térmica o calculada a partir de las mediciones de caudal y temperaturas (entrada/salida) del fluido secundario. La medición de caudal puede realizarse directamente con un caudalímetro fijo o portátil o indirectamente, bien a partir de la pérdida de carga en el intercambiador de calor (interpolando

en el gráfico de ∆P -caudal) bien a partir del consumo instantáneo y presión neta de la bomba (interpolando en las curvas presión-caudal y potencia-caudal). La densidad y calor específico del fluido secundario puede ser evaluada en las salmueras o soluciones de bajo punto de congelación a partir de las concentraciones en peso empleadas. También es posible –aunque no frecuente- el empleo de densímetros para la medida directa.

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En el caso del agua, y para el rango de presiones y temperaturas normales, se considerará una densidad de 1000 kg/m 3 y un calor específico de 4,18 kJ/kg.K Cuando el fluido caloportador es el aire húmedo entonces las potencias calorífica y frigorífica se evalúan mediante la expresión general Q = vol2 / v2 · ∆h2 donde vol2 [m3/s] es el caudal volumétrico de aire, v 2 [m3/kgas] es el volumen específico del aire a la entrada del intercambiador –aire ambiente- y ∆h 2 [kJ/kgas] es el salto entálpico que sufre el aire en el intercambiador Este sería el caso del evaporador principal, auxiliar o de un recuperador de frío, cuya temperatura de operación puede conllevar el intercambio sensible y latente de calor. En el caso de condensadores el calor transferido al fluido secundario es únicamente de tipo sensible, por lo que la expresión anterior –sin que deje de tener validez- puede simplificarse del siguiente modo: Q = vol2 · ρ2 · Cp2 · ∆T2

donde ρ2 es la densidad del aire (puede tomarse un valor por defecto de 1.2 kg/m 3), Cp2 es el calor específico del aire (por defecto, 1.003 kJ/kg.K) y ∆T 2 es el salto térmico que experimenta el aire a su paso por el intercambiador. El caudal volumétrico de aire que circula a través de una batería de intercambio de calor se calculará a partir de la medida de la velocidad del aire y la estimación de la sección de paso (de acuerdo con lo recogido en la norma UNE 100010-2:89). Así, volaire [m3/s] = velaire [m/s] · A [m2] Otra forma de medir el caudal de aire es con ayuda de las curvas de presión-caudal del ventilador, a partir de la medida de las presiones de aspiración y descarga, del consumo del motor de accionamiento y de la velocidad de giro. Para la estimación de la densidad del aire húmedo será necesario conocer la temperatura seca ambiente y la humedad relativa, medidas fácilmente con un termómetro y un higrómetro, respectivamente. Con ayuda de un diagrama psicrométrico –adecuado a la altitud o presión barométrica del emplazamiento- se determina el volumen específico, cuyo inverso es la densidad.

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Las entalpías del aire húmedo a la entrada y salida de las baterías (evaporadoras) se estimarán también con ayuda del diagrama psicrométrico a partir de las medidas

de

temperatura seca y húmeda (o humedad relativa). En la estimación del rendimiento instantáneo de los generadores de frío por el método indirecto se harán las mismas consideraciones que en el método directo en cuanto a disposiciones en paralelo de equipos y circuitos, así como en lo referente a aprovechamiento simultáneo de la producción frigorífica y calorífica. De igual modo, la inclusión de los consumos externos (circuito de agua enfriada, de agua de

condensación …) queda a criterio del evaluador en función del propósito último de la actividad (auditoría, inspección, comparativa …).

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6.4.4. Medición y toma de datos en enfriadoras de agua Condiciones de evaluación Como ya se ha comentado las condiciones en que se realiza la medición y toma de datos en banco de pruebas distan mucho de las existentes durante una evaluación de rendimiento

instantáneo “in situ”. En lo posible se observarán las mismas consideraciones y recomendaciones de los procedimientos establecidos para ensayos en banco de pruebas (por ejemplo, normas ARI Standard 550/590-98 y ASHRAE Standard 30-1995 para enfriadoras de agua). Pero puesto que lograr las condiciones allí expuestas puede resultar prácticamente

imposible (condiciones ambientales, carga plena y estable …), se des criben aquí unos requisitos mínimos para, al menos, garantizar la validez del proceso de toma de datos durante la auditoría/inspección: En lo posible la evaluación se realizará en condiciones de plena carga o lo más próximo a ella, con el fin de poder comprar los resultados con valores de catálogo (normalmente sólo disponibles a capacidad nominal). No deben tomarse datos en condiciones no estacionarias de funcionamiento, y sobre todo cuando claramente se encuentra en proceso de arranque, parada o parcialización de carga. Antes de proceder a la toma de datos la instalación debe estar funcionando durante al menos 10 minutos con carga invariable. Si fuera necesario, siempre y cuando no afecte a las condiciones de confort de los usuarios y, por supuesto, a la seguridad, podría actuarse con prudencia sobre el sistema con el fin de lograr un funcionamiento estable (por ejemplo, pasando a control manual, parando temporalmente algunos servicios o modificando los caudales de fluido secundario por los intercambiadores de calor …). No es aceptable provocar consumos innecesarios o antagonistas con el fin de aproximarse a las condiciones de plena carga. Las mediciones deben efectuarse con rapidez y con el suficiente grado de simultaneidad para que los datos resulten coherentes. Deben emplearse instrumentos de medida adecuados y debidamente calibrados (o al menos contrastados).

Tareas previas a la toma de datos El técnico evaluador deberá recabar toda la documentación e información técnica necesaria para realizar el posterior análisis. Obviamente, dicha información estará actualizada, partiendo

de la documentación “según construido” e incorporando todas las modificaciones realizadas.

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La documentación necesaria hace referencia no sólo al conjunto de la instalación (esquemas de proceso, disposición de equipos, P&ID …) sino también a las especificaciones de equipos

(curvas de funcionamiento de intercambiadores, bombas, compresores …) y a los fluidos implicados (tablas del agua, del aire húmedo y del refrigerante). Es conveniente que el técnico realice una primera visita a la instalación a evaluar con objeto de determinar la instrumentación disponible y las condiciones en que se pueden efectuar las mediciones.

MEDICIÓN Medición de temperaturas A efectos de seguridad y con objeto de prevenir lesiones, el técnico tendrá en cuenta la posible existencia de puntos fríos y calientes. Cuando necesariamente deban utilizarse sensores de contacto se procurará alejarse suficientemente (unos 15 cm) de dichos puntos de temperatura extrema. Es el caso de la toma de temperatura de líquido subenfriado (con respecto a la válvula de laminación), gas aspirado y gas de descarga (con respecto al compresor). En lo posible en lugar de sondas de contacto se emplearán termómetros y sondas de inmersión insertadas en pocillos o dedos de guante dispuestos para tal fin y provistos de pasta conductora. Cuando se empleen sondas de contacto deberá garantizarse un contacto directo con la tubería, tanto si dispone o no de aislamiento térmico, y al mismo tiempo protegiéndola externamente para evitar la influencia del aire ambiente. La medida directa de la temperatura de saturación del refrigerante mediante termómetros puede no resultar fiable debido a la propia naturaleza del proceso de cambio de estado en el interior del circuito del intercambiador (habitualmente) y a la configuración y disposición de los intercambiadores de calor. Por ello suele recurrirse a la medida indirecta, a partir de la medida de presión con un manómetro. Frecuentemente, los manómetros frigoríficos tienen además la escala de temperaturas de saturación (según el refrigerante empleado) lo que simplifica la medición. En todo caso, en los diagramas del refrigerante (típicamente el diagrama p-h) se puede ver la correspondencia entre presiones y temperaturas.

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Cuando se requiere hacer una medición múltiple de temperatura en varios puntos de un mismo circuito conviene emplear instrumentos con posibilidad de conexión a varias sondas, lo cual además de facilitar el trabajo garantiza la coherencia de las lecturas simultáneas.

Medición de presión La primera precaución antes de efectuar medidas de presión en un circuito es limpiar cuidadosamente las tomas de conexión de los manómetros, ya que la obstrucción de las mismas conducirá a mediciones erróneas. Es preferible la utilización de manómetros fijos si la instalación dispone de ellos y se han contrastado sus medidas, ya que el empleo de manómetros portátiles conlleva una pérdida considerable de tiempo y dificulta las lecturas múltiples simultáneas. Si no se dispone de instrumentación fija se recomienda el uso de un puente de manómetros (adecuadamente calibrados) que se conectarán a las tomas de presión existentes en la máquina (conexiones de alta y baja presión). Nótese que si la instalación sólo dispone de las tomas en las válvulas de los compresores entonces las lecturas corresponderán a las presiones de aspiración y descarga del mismo y no a las presiones de saturación (condensación y evaporación). Para precisar estos dos valores será necesario tener en cuenta la pérdida de carga en las líneas de gas caliente y de aspiración. Obsérvese, asimismo, que en ocasiones las temperaturas de saturación se evalúan de forma indirecta a partir precisamente de las presiones de vapor. Cuando se desea conocer una presión diferencial (entre entrada y salida de bombas, compresores o intercambiadores de calor) es preferible emplear un mismo manómetro conectado alternativamente a ambos extremos.

Medición de caudal de líquido La utilización de caudalímetros fijos para medir los caudales instantáneos de líquido que circulan por el interior de un circuito no es una práctica habitual. Por ello suelen emplearse métodos indirectos para la determinación de los mismos. Estos se basan en la utilización de curvas características de los equipos conectados a dichos circuitos (bombas, intercambiadores de calor) y en la medición de parámetros indirectos. Así, si se desea estimar el caudal de líquido (agua, salmuera) que circula por un intercambiador de calor se puede recurrir a la medición de la pérdida de carga (o presión) entre la entrada y la

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salida y trasladar dicho valor a la curva característica caudal- ∆P del equipo, proporcionada por el fabricante. De igual manera, el caudal de líquido impulsado por una bomba puede estimarse a partir de la presión neta de impulsión (altura neta de la bomba) y el consumo eléctrico de la motobomba. Acudiendo a las curvas características altura-caudal y potencia-caudal del equipo puede obtenerse el valor teórico del caudal bombeado. Nótese que las curvas de una bomba suelen confeccionarse para trasegar agua por lo que deberá corregirse esta en función de la densidad y viscosidad relativas del fluido bombeado (caso de salmueras y anticongelantes). Debe recordarse que dichos valores dependen de la concentración en peso de la solución empleada. En cualquier caso, cabe la posibilidad de utilizar caudalímetros portátiles no invasivos (tipo ultrasónico u otros) siempre adecuadamente contrastados. Nótese que estos miden frecuentemente la velocidad de paso por lo que el caudal habrá de ser estimado como producto de dicha velocidad por la sección recta de la tubería (sección interior de paso).

Medición de caudal de gas El caudal másico (kg/s) o volumétrico (m 3/s) de refrigerante desplazado por un compresor no puede medirse directamente sino a través de parámetros indirectos, como en el caso del caudal impulsado por una bomba. Habitualmente los fabricantes de compresores facilitan curvas que relacionan el caudal y la potencia absorbida con la relación de compresión y/o las temperaturas de evaporación y condensación. En el supuesto de que identifiquemos las presiones de evaporación y condensación con las de aspiración y descarga, respectivamente, entonces pueden relacionarse dichos valores con las temperaturas de saturación, de ahí que el fabricante pueda ofrecernos las curvas de caudal y potencia (o rendimiento) en función de dichas temperaturas. La transformación de caudal volumétrico a caudal másico se realiza dividiendo el primero por el volumen específico del refrigerante en condiciones de la aspiración del compresor, para lo cual será necesario conocer la temperatura de evaporación y el recalentamiento del vapor. Entonces, con ayuda del diagrama termodinámico del refrigerantes se podrá obtener el volumen específico (o su inverso, la densidad).

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Si el compresor dispone de regulación de carga (por ejemplo, por variación de velocidad de giro) entonces será necesario conocer la condición de carga, mediante la medición de la potencia absorbida para trasladar dicho valor a la curva de potencia-caudal.

Medición de parámetros eléctricos En el capítulo anterior se describieron los procedimientos para la medición de tensiones e intensidades de fase, tanto en circuitos monofásicos como trifásico –más frecuentes- así como del factor de potencia (cos φ). También se expuso la posibilidad de medida directa de la potencia eléctrica absorbida mediante un ratímetro y el caso particular de utilización de motores térmicos en detrimento de motores eléctricos. Con el fin de evitar riesgos de accidentes eléctricos se recomienda encarecidamente seguir las recomendaciones e instrucciones de seguridad del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión.

Registro de datos Las lecturas obtenidas deben trasladarse a formularios o fichas, previamente confeccionadas. Los registros primarios (tomados in situ) deben conservarse aunque posteriormente se “pasen

a limpio”. Es recomendable realizar 3 lecturas consecutivas del mismo parámetro para verificar la estabilidad de las condiciones de funcionamiento y reducir los errores. Los resultados deben compararse con los datos de catálogo (o de diseño de la instalación) por lo que no está demás que estos se reflejen en el formulario. Debe cumplimentarse una ficha por cada máquina evaluada, por cada compresor (en caso de multicompresores) y por cada circuito frigorífico (caso de múltiples circuitos).

6.4.5. Medición y toma de datos en equipos autónomos de tratamiento de aire Condiciones generales La mayoría de los comentarios anteriores son de aplicación a los equipos de tratamiento de aire y, en concreto, a los sistemas autónomos de potencia media-baja que suelen emplearse en la climatización de edificios. Sin embargo, hay algunas circunstancias que sí les diferencian de aquellos y que tienen su repercusión en el proceso de evaluación de rendimientos.

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Se trata normalmente de equipos compactos con dificultades de acceso, más aun si consideramos la compleja disposición de los conductos de aire. Tienen menor potencia instalada y, por tanto, menores posibilidades de regulación (parcialización de carga). La transferencia de calor desde el ciclo frigorífico se hace sobre circuitos de aire, con menor inercia térmica (menor densidad y calor específico que el agua) por lo que se ven más afectados por los cambios en las condiciones ambientales y las variaciones de demanda internas y, por ende, su funcionamiento es menos estable. Además, la medición de parámetros en el aire suele afectar a la propia medida, mostrándose el flujo muy sensible ante cualquier perturbación exterior. Por ello, antes de proceder a la toma de datos la instalación debe estar funcionando durante al menos 5 minutos con carga invariable, frente a los 10 estimados para las enfriadoras de agua. Se evitará mantener desmontados los paneles de acceso al interior de las máquinas durante el proceso de toma de datos, ya que los flujos de aire a través de las baterías se verán afectados por tal actuación. Si no fuera posible, se dispondrán al menos barreras que impidan el acceso de aire por tales aberturas. El acondicionamiento del aire húmedo (exterior, recirculado o de mezcla) exige la representación de las condiciones de operación en un diagrama psicrométrico (confeccionado para la altitud del lugar), donde se valorarán las potencias caloríficas y frigoríficas transferidas en las baterías de intercambio.

Mediciones Medición de temperatura del aire En la medida de temperatura del aire que circula a través de las baterías o del propio aire exterior se emplearán termómetros de columna y sensores de ambiente (termopares y termorresistencias), evitándose las sondas de contacto. Los elementos sensibles deben quedar inmersos completamente en la corriente de aire, en una zona homogénea, libre de turbulencias. En la medida de temperatura del aire que circula por conductos se efectuarán pequeños orificios en estos para permitir la entrada de la sonda de medida. Una vez efectuada la lectura dichos orificios se taparán con masilla u otros elementos. Si los conductos son de gran tamaño

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se emplearán prolongadores que eviten la presencia o influencia de la persona que efectúa las mediciones sobre el flujo de aire y, por tanto, sobre la propia medición. La medición de la temperatura húmeda del aire puede realizarse directamente mediante un psicrómetro de precisión o puede derivarse de la medición de la humedad relativa con un higrómetro con la ayuda del diagrama del aire. Son frecuentes los instrumentos termohigrómetros que facilitan la medición simultánea de la temperatura seca y la humedad relativa. En este sentido, y debido a las dificultades de acceso a los equipos compactos se recomienda la utilización de instrumentos con múltiples entradas (sensores) para medidas simultáneas de diferentes parámetros.

Medición de presión del aire La medición precisa de la presión de aire resulta bastante difícil por cuanto se trata de niveles de presión bajos y con flujos relativamente poco homogéneos, alterados por turbulencias frecuentes. De hecho la medición in situ puede mostrar inestabilidades importantes que imposibiliten en la práctica la toma de datos fiables. Por ello, la instrumentación presente suele ser nula. Se recomienda en todo caso el uso de manómetros fijos de columna aceite. No obstante, las medidas de presión de aire no resultan necesarias más que para la determinación indirecta de caudales de aire que circulan a través de baterías donde se produce una cierta pérdida de carga que debe ser vencida con la ayuda de un ventilador. Por ello, la diferencia entre la presión de aspiración y descarga de un ventilador debe medirse con manómetros diferenciales fijos, ya que el uso de manómetros portátiles en diferentes posiciones introduciría un error inaceptable ante las múltiples circunstancias que pueden perturbar la medición.

Medición del caudal de aire La medición de caudales de aire también resulta compleja, pudiéndose realizar por métodos directos (medida directa del caudal o de la velocidad de circulación) o por métodos indirectos (medida de la presión neta de impulsión de los ventiladores). La práctica totalidad de las instalaciones no cuenta con instrumentación fija para la medición de caudales de aire por lo que esta siempre se realizará, de forma directa, con instrumentos

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portátiles. Se procurará que la medición se efectúa en zonas libres de turbulencias y sin influencias del propio proceso de medición. En baterías evaporadoras y condensadoras se emplearán anemómetros de paletas (o rotativos) mientras que para el interior de conductos pueden emplearse anemómetros de hilo caliente, rotativos de pequeño diámetro o tubos de Pitot conectados a manómetros de columna. Los anemómetros miden velocidades de aire mientras el tubo de Pitot mide la presión dinámica, vinculada directamente a la velocidad del flujo. Cuando la sección de paso es grande, resulta conveniente subdividir esta en cuadrículas y tomar medidas en el centro de las mismas. Se promediarán entonces las lecturas obtenidas para estimar una velocidad media de paso, que será transformada a caudal volumétrico multiplicándola por la sección efectiva de paso. El método indirecto para la determinación de caudales de aire pasa por medir la presión diferencial entre aspiración y descarga de los ventiladores, el consumo eléctrico de los motores y/o el régimen de giro y trasladar dichos valores a las curvas características de presión-caudal y potencia-caudal del equipo. No obstante este método suele introducir mayores errores que la medición directa con un anemómetro.

Propiedades del aire húmedo El volumen específico (o densidad) y el calor específico del aire húmedo pueden obtenerse a partir de las tablas termodinámicas, en función de las condiciones de operación (presión, temperatura y humedad). Si no existe intercambio de calor latente (como es el caso de las baterías condensadoras) entonces con suficiente aproximación pueden tomarse los siguientes valores:

ρ

= 1.2 kg/m3

Cp

= 1.003 kJ/kg.K

Cuando el intercambio de calor es tanto sensible como latente (como suele ser el caso de las baterías de los evaporadores) entonces es preciso hacer uso de la entalpía del aire húmedo. Igualmente, la entalpía del aire húmedo se puede conocer, con ayuda de un ábaco psicrométrico, a partir de los datos de presión (altitud del lugar), temperatura seca y humedad relativa (o temperatura de bulbo húmedo).

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Medición de parámetros eléctricos La medición de parámetros eléctricos (intensidad, voltaje, factor de potencia, potencia) en equipos autónomos condensados por aire se debe efectuar en la acometida general a la máquina ya que, de esta manera, se contabilizarán todos los consumos, tanto principal (compresor y circuito frigorífico) como de auxiliares (ventiladores). Esto permite un criterio de comparación más homogéneo que en el caso de enfriadoras de agua, donde los subsistemas externos introducen cierta confusión en la evaluación de rendimientos. Evidentemente, en los autónomos condensados por agua, queda a criterio del evaluador la inclusión de los consumos asociados al circuito de condensación en la determinación del rendimiento del generador.

Instrumentación y equipos de medida A continuación se listan los instrumentos de medida necesarios para la medición de los parámetros descritos anteriormente. Recuérdese la necesidad de que dichos instrumentos se encuentren adecuadamente calibrados o al menos contrastados, para dar validez a los resultados derivados del análisis de las lecturas tomadas. Nótese que el RITE establece la obligatoriedad de disponer de instrumentación de medida suficiente que permita las actividades de supervisión e inspección.

Instrumento

Resolución

Precisión

Termómetro (para líquidos, para aire seco)

0.5 ºC

2%

Sonda de contacto, inmersión, ambiente

0.5 ºC

2%

Manómetro (para líquidos)

0.5 bar

2%

Puente de manómetros frigoríficos

0.5 bar

2%

0.5 V - 0.5 A

2%

0.1 m3/s

1%

Tipo termopar

Pinza vatimétrica (voltiamperimétrica) Caudalímetro para líquidos

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Anemómetro de paletas ó de hilo caliente

0.1 m/s

2%

Higrómetro

0.5 %

2%

Tubo de Pitot o manómetro de columna para aire

5 Pa

5%

0.5 ºC

5%

Psicrómetro

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FORMULARIO PARA LA TOMA DE DATOS DE FUNCIONAMIENTO DE PLANTAS ENFRIADORAS DE AGUA REGIMEN DE REFRIGERACION Instalación: Dirección: Equipo: Marca: Nº de serie:

Modelo: Refrigerante:

Fecha de fabricación: Fecha de P.E.M.

EVAPORADOR T entrada agua T salida agua ∆P lado agua Caudal agua T sat refrigerante T aspiración compresor Presión de evaporación Recalentamiento Potencia térmica

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C C kPa l/s C C bar C kW

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CONDENSADOR T seca ambiente T húmeda ambiente T entrada agua (aire) T salida agua (aire) ∆P lado agua (aire) Caudal agua (aire) T sat refrigerante T descarga compresor T líquido refrigerante Presión de condensación Subenfriamiento Potencia térmica (agua) Potencia térmica (aire)

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C C C C kPa (Pa) l/s (m3/s) C C C bar C kW kW

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RECUPERADOR AGUA CALIENTE T entrada agua T salida agua ∆P lado agua Caudal agua T sat refrigerante T descarga compresor Presión de condensación Potencia térmica

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C C kPa l/s C C bar kW

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FORMULARIO PARA LA TOMA DE DATOS DE FUNCIONAMIENTO DE PLANTAS ENFRIADORAS DE AGUA REGIMEN DE CALEFACCION Instalación: Dirección: Equipo: Marca: Nº de serie:



EVAPORADOR T entrada agua T salida agua ∆P lado agua Caudal agua T sat refrigerante T descarga compresor T líquido refrigerante Presión de condensación Subenfriamiento Potencia térmica

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C C kPa l/s C C C bar C kW

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CONDENSADOR T seca ambiente T húmeda ambiente T entrada agua T salida agua Ts entrada aire Th entrada aire Ts salida aire Th salida aire ∆P lado agua (aire) Caudal agua (aire) T sat refrigerante T aspiración compresor Presión de evaporación Recalentamiento Potencia térmica (agua) Potencia térmica (aire)

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C C C C C C C C kPa (Pa) l/s (m3/s) C C bar C kW kW

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RECUPERADOR AGUA FRIA T entrada agua T salida agua ∆P lado agua Caudal agua T sat refrigerante T aspiración compresor Presión de evaporación Recalentamiento Potencia térmica

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DATOS ELECTRICOS U fase I fase (compresor) Desequilibrio I fase (ventiladores) I fase (bomba aceite) I fase (resistencia aceite) I fase (resistencia evap) Potencia eléctrica Potencia térmica EER COP

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V A % A A A A kW kW [-] [-]

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AUTOR TOMA DE DATOS Fecha Hora Nombre

recuperador calor sensible

compresor evaporador válvula de laminación

condensador

agua calentada

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FORMULARIO PARA LA TOMA DE DATOS DE FUNCIONAMIENTO DE EQUIPOS AUTONOMOS PARA TRATAMIENTO DE AIRE REGIMEN DE REFRIGERACION Instalación: Dirección: Equipo: Marca: Nº de serie:



EVAPORADOR Ts entrada aire Th entrada aire Ts salida aire Th salida aire ∆P lado aire Caudal aire T sat refrigerante T aspiración compresor Presión de evaporación Recalentamiento Q sensible Q latente Potencia térmica

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C C C C Pa m3/s C C bar C kW kW kW

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CONDENSADOR T seca ambiente T húmeda ambiente T entrada agua (aire) T salida agua (aire) ∆P lado agua (aire) Caudal agua (aire) T sat refrigerante T descarga compresor T líquido refrigerante Presión de condensación Subenfriamiento Potencia térmica (agua) Potencia térmica (aire)

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C C C C kPa (Pa) l/s (m3/s) C C C bar C kW kW

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RECUPERADOR AGUA CALIENTE T entrada agua T salida agua ∆P lado agua Caudal agua T sat refrigerante T descarga compresor Presión de condensación Potencia térmica

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C C kPa l/s C C bar kW

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DATOS ELECTRICOS U fase I fase (compresor) Desequilibrio I fase (ventiladores) I fase (bomba aceite) I fase (bomba drenajes) I fase (resistencia calefac) Potencia eléctrica Potencia térmica EER COP

V A % A A A A kW kW

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[-] [-]

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AUTOR TOMA DE DATOS Fecha Hora Nombre

recuperador calor sensible

compresor condensador evaporador válvula de laminación

aire enfriado

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FORMULARIO PARA LA TOMA DE DATOS DE FUNCIONAMIENTO DE EQUIPOS AUTONOMOS PARA TRATAMIENTO DE AIRE REGIMEN DE CALEFACCION Instalación: Dirección: Equipo: Marca: Nº de serie:



CONDENSADOR Ts entrada aire Th entrada aire Ts salida aire Th salida aire ∆P lado aire Caudal aire T sat refrigerante T descarga compresor T líquido refrigerante Presión de condensación Subenfriamiento Potencia térmica

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C C C C Pa m3/s C C C bar C kW

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EVAPORADOR T seca ambiente T húmeda ambiente T entrada agua T salida agua Ts entrada aire Th entrada aire Ts salida aire Th salida aire ∆P lado agua (aire) Caudal agua (aire) T sat refrigerante T aspiración compresor Presión de evaporación Recalentamiento Q sensible Q latente Potencia térmica

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C C C C C C C C kPa (Pa) l/s (m3/s) C C bar C kW kW kW

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RECUPERADOR AGUA FRIA T entrada agua T salida agua ∆P lado agua Caudal agua T sat refrigerante T aspiración compresor Presión de evaporación Recalentamiento Potencia térmica

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INSPECCION DE LA EFICIENCIA ENERGETICA DE INSTALACIONES DE GENERACION DE CALOR EQUIPADAS CON CALDERAS CON MAS DE 15 AÑOS DE ANTIGUEDAD

6.4.6. Exigencia legal El RITE establece que este tipo de inspecciones comprenderá como mínimo las siguientes actuaciones: 

inspección de todo el sistema relacionado con la exigencia de eficiencia energética (IT-1)



inspección del registro oficial de las operaciones de mantenimiento y comprobación

del cumplimiento y la adecuación del “Manual de Uso y Mantenimiento” 

elaboración de un dictamen proponiendo modificaciones de la instalación para mejorar su eficiencia energética

Surge así la necesidad de efectuar una inspección UNICA del conjunto de la instalación térmica cuando las calderas alcancen 15 años de antigüedad. El propósito de esta actuación es certificar a la instalación, en términos de “Cumple” o “No Cumple” y establecer un ratio de consumo específico de combustible para calefacción y ACS que será recalculado en las posteriores inspecciones periódicas, como término de referencia.

6.4.7. Estimación de ratios y parámetros Consumo de combustible en calefacción El consumo específico del combustible destinado al servicio de calefacción de los edificios se calculará según la expresión:

Cons (kWh/m2.año) = Ec / (Sc.n) donde: Ec (kWh) es la energía consumida durante el período analizado (en base al PCI) Sc es la superficie útil calefactada (m2) n es el período analizado (años)

La energía nominal consumida (Ec) se calculará en función de los consumos de combustible reflejados en los registros históricos de consumo facilitados por las compañías suministradoras

124


de energía. Determinados los consumos se calculará la energía en base al PCI, dato que será igualmente facilitado por el suministrador Se tomará como superficie útil calefactada (Sc) la de aquellos locales que incluyan servicio de calefacción (incluidas cocinas, aseos y pasillos, aunque en la práctica no dispusieran de emisores de calor). Este dato se revisará en caso de reforma del edificio. El ratio del consumo de combustible anual por superficie calefactada (Re) no podrá ser superior a los valores indicados en la siguiente tabla, en función de la zona climática que corresponda a la localidad del edificio (zonificación CTE)

Consumo de combustible en la preparación de acs El consumo de combustible asociado a la producción anual de ACS no deberá superar los valores límite reflejados en la siguiente tabla:

NOTA: si se dispone de apoyo de energía solar térmica, el valor límite del consumo de combustible se reducirá en el porcentaje de la cobertura térmica prevista con dicha instalación.

125


En el ámbito residencial el cálculo del número de personas por vivienda deberá hacerse en función del nº de dormitorios, según la siguiente tabla:

Nº dormitorios 1 Nº personas

2 3 4 5 6 7

1.5 3 4 6 7 8 9

En instalaciones centralizadas de edificios en bloque la demanda total de ACS se considerará como la suma de las demandas de todos los usuarios.

Rendimiento estacional Un indicador del nivel de eficiencia energética de la instalación térmica de un edificio es la determinación de su rendimiento estacional. Si se contabiliza el calor aportado a las instalaciones de calefacción y/o ACS a lo largo de un año y el combustible consumido durante ese periodo, se obtendría el rendimiento estacional como el cociente entre ambos valores. El valor del rendimiento estacional de una instalación difiere del rendimiento instantáneo de la caldera, pues es un valor indicativo del grado de adecuación de la potencia de la instalación a la demanda de energía de los servicios qu e satisface, no propiamente de la “calidad “ de la caldera.

Calculo del rendimiento estacional 1. METODO DIRECTO (véase el apartado de “Contabilización de Consumos”) 2. METODO INDIRECTO (para instalaciones sin instrumentación) El rendimiento de las calderas se calculará según la siguiente expresión:

donde: Rg (%) es el rendimiento estacional de la caldera (para cada una de las existentes)

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Rc (%) es el rendimiento instantáneo de combustión Pn (kW) es la potencia nominal de la caldera (según catálogo o documentación) Pp (kW) es la potencia media real de producción Co (-) es el coeficiente de operación (véase la tabla adjunta)

La potencia media real de producción (Pp) se determinará del siguiente modo: [1] Calderas de potencia superior a 70 kW

Pp = 0.7 · Ec / Hf donde: Ec (kWh) es la energía consumida durante el período analizado (en base al PCI) Hf (horas) es el número de horas de funcionamiento en situación de disponibilidad durante el período analizado. [2] Calderas de potencia inferior a 70 kW

Pp = 0,04 × Sc donde Sc es la superficie útil calefactada (m2) Si existieran varias calderas para usos de calefacción y producción de ACS, y no se discrimina el consumo de combustible, se ponderará este para los distintos servicios en función de los datos indicados anteriormente relativos al consumo máximo anual de combustible para cada servicio, y entonces se estimará el combustible consumido por cada una de las calderas que normalmente funcionen para cada servicio, en función de su potencia.

Evaluación del resultado de rendimiento estacional

127


El rendimiento estacional (Rg) de cada una de las calderas existentes no podrá ser inferior al 60%. Por lo tanto, en caso de incumplimiento, el Titular de la instalación deberá adoptar las medidas oportunas para que en la siguiente inspección periódica el rendimiento global supere el mínimo indicado. Si se trata de una generador con más de 15 años de antigüedad este deberá ser sustituido por otro en el plazo de 1 año, a contar desde la fecha de inspección.

6.4.8. Inspección de la instalación Calderas Las calderas y quemadores utilizarán el combustible de diseño. Si existen varias unidades, estarán interconectadas hidráulicamente en paralelo y reguladas de forma que puedan trabajar 

SECUENCIALMENTE cuando la eficiencia de la caldera disminuya al disminuir la demanda



EN PARALELO cuando la eficiencia del generador aumente al disminuir la demanda

Las calderas de combustibles líquidos y gaseosos con potencia nominal superior a 35 kW dispondrán en el conducto de humos de un dispositivo de rearme manual de paro del quemador cuando la temperatura de humos exceda la máxima indicada por el fabricante (nunca superior a los 240 ºC).

Aislamiento térmico Las instalaciones de calefacción y producción de ACS contarán con un nivel y espesor de aislamiento térmico (tuberías, equipos y depósitos de acumulación) equivalente al obligatorio para las instalaciones de nueva planta prescrito en el RITE en vigor. Para redes de tuberías, esta exigencia sólo será obligatoria en aquellos tramos visibles de la sala de máquinas, locales no calefactados y espacios abiertos. En equipos instalados en el exterior del edificio, la terminación final del aislamiento deberá poseer protección de intemperie.

Regulación y control La existencia del mínimo equipamiento y el correcto funcionamiento de los sistemas de regulación y control indicados a continuación deben comprobarse en cada una de las inspecciones periódicas. 

128

Calefacción individual


o

Un termostato de ambiente con un diferencial máximo de temperatura de ±0,5 ºC

o

Un termostato de regulación de temperatura del agua de impulsión de caldera

o

Un termostato de seguridad de temperatura del agua de impulsión en cada caldera.

o



Un termómetro de control de la temperatura del agua de impulsión de caldera.

Calefacción centralizada con distribución en columnas o

Un sistema de regulación de la temperatura de impulsión del agua a radiadores en función de la temperatura exterior.

o

Un termostato de regulación de temperatura del agua de impulsión en cada caldera.

o

Si el quemador tiene más de una etapa, dispondrá de un termostato adicional por cada llama.

o

Si el quemador es modulante, dispondrá de un sistema de regulación adecuado a tal fin.

o

Si existen varias calderas interconectadas hidráulicamente, un sistema de regulación del funcionamiento automático en secuencia o paralelo.

o




o


o

Un termómetro de control de la temperatura del agua de retorno de caldera.

Calefacción centralizada con distribución en anillo por vivienda

(además de las anteriores …) o

Un termostato de ambiente con un diferencial máximo de temperatura de ±0,5 ºC, que actuará sobre una válvula de zona motorizada en cada vivienda.

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o

Un sistema de medición que permita contabilizar el gasto energético individual en calefacción de cada vivienda.



Agua caliente sanitaria individual o

Un termostato de regulación de la temperatura de producción de agua caliente sanitaria.

o

Agua caliente sanitaria centralizada

o

Un termostato de regulación de la temperatura de acumulación de ACS.

o

Un termostato de regulación de temperatura del agua de impulsión en cada caldera.

o

Si el quemador tiene más de una etapa, dispondrá de un termostato adicional por cada llama.

o

Si el quemador es modulante, dispondrá de un sistema de regulación adecuado a tal fin.

o

Si existen varias calderas interconectadas hidráulicamente, un sistema de regulación del funcionamiento automático en secuencia o paralelo.

o


o


o

Un termómetro de control de la temperatura del agua de retorno de caldera.

o

Un termómetro de control de la temperatura de acumulación de ACS.

o

Un contador de agua caliente sanitaria en cada vivienda, que permita contabilizar el consumo individual, salvo que se demuestre la dificultad de su instalación, al no existir puente de contador.

NOTA: En aquellas instalaciones colectivas en las que la individualización del consumo es obligatoria, los evaluadores comprobarán que se procede al reparto del gasto entre los distintos usuarios, tanto para el consumo de calefacción como para el de ACS.

130


Modelo de cuestionario de inspecciones de instalaciones con más de 15 años de antigüedad (tomado de la Guía Técnica del IDAE)

131


7. REFERENCIAS RITE – Reglamento de instalaciones térmicas en los Edificios (RD 1027/2007)

132

Clase 2 Auditora Energetica

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