Descripción

La gestión energética es un procedimiento organizado de previsión y control del consumo de energía.

Su finalidad es obtener la mayor eficiencia en el suministro, conversión y utilización de la energía, sin disminuir las prestaciones necesarias para obtener niveles de confort adecuados.

Al crecer los costes de la energía y su consumo, se hace necesario un sistema de gestión energética con la finalidad de poder conocer los consumos y usos de las distintas fuentes energéticas, no sólo al nivel de valores globales, sino de modo particularizado aplicado a los distintos procesos y consumos internos. Este conocimiento permite predecir los incrementos de energía usada que se producirán al aumentar la actividad, o es posible fijar las medidas de contención del coste a través de un programa inteligente de ahorro.

Conceptos básicos

El sistema de gestión debe poder controlar y modificar todas aquellas variables que intervienen en los procesos y equipos consumidores de energía; desde las condiciones de contratación de los distintos suministros hasta el funcionamiento de una simple válvula de regulación.

La metodología usada en el proceso de gestión energética conlleva las siguientes etapas:

  • Inventario de edificios y equipos consumidores. Consiste en conocer la cantidad total usada de cada tipo de energía (gas, electricidad, combustibles, etc.) así como los rendimientos y potencias de los equipos.
  • Realización de una auditoría energética. Consiste en un análisis de la situación energética a lo largo de un periodo de tiempo con el fin de determinar cómo y dónde se utiliza la energía en sus distintas formas. Se realiza una toma de datos, un diagnóstico, un estudio de mejoras y un análisis económico.
  • Formación y motivación del personal. Educación del personal que trabajará diariamente en las instalaciones. Es un requisito indispensable para un uso realmente racional de la energía.
  • Programa de gestión energética. Una vez planificadas las líneas de actuación tras la auditoría, un sistema de información será la base de un programa de gestión energética que se encargará de llevar el control y mantenimiento de todos los equipos: consumos, horarios, informes, etc.

Los sistemas de gestión, de un modo general, controlan y modifican los procesos a través de los sistemas de regulación y control basados en las siguientes acciones parciales:

  • Medida de los cambios de las magnitudes reguladas.
  • Comparación de estos cambios, traducidos en señales eléctricas o de otro tipo, con los valores prefijados por el sistema.
  • Actuación sobre el sistema para mantener los valores prefijados.

De acuerdo con estas acciones, la secuencia de operaciones en este tipo de sistemas es la siguiente:

Los elementos o dispositivos de regulación habituales que nos encontramos en las instalaciones para poder realizar las acciones necesarias en un Sistema de Gestión Energética son:

  • Sondas.
  • Reguladores.
  • Órganos de regulación.
  • Otros dispositivos.
  • Sistemas de control.

Sondas

La función principal de la sonda es realizar la medición de las magnitudes controladas o de las perturbaciones. Existen todo tipo de sondas de: temperatura, humedad, presión, etc.

En las sondas, la magnitud a controlar, provoca en ella el cambio de alguna de sus propiedades. Como ejemplo, un cambio de temperatura, produce una variación de su resistencia eléctrica. Así, la información real de una sonda de temperatura, en general es un valor de resistencia eléctrica en ohmios. También podría ser mA o mV.

Dependiendo del tipo de señal de salida, las sondas son conocidas como sensores, si su señal de salida es continua, y detectores, si su señal de salida es discreta.

Reguladores

Los reguladores reciben la información de la medición y establecen una comparación entre el valor actual y el consignado, decide la realización de una acción correctora, basado en unas órdenes que tiene establecidas y si es necesario las amplifica y envía la orden al órgano de reglaje.

Según la energía que utilizan pueden ser eléctricos/electrónicos, neumáticos o hidráulicos.

Según su modo de actuación se pueden dividir:

Progresivos:

La señal de maniobra puede variar entre un máximo y un mínimo adoptando cualquier valor intermedio.

No Progresivos:

La señal de salida o de maniobra sólo puede tomar dos valores, o más si son fijados de antemano.

Entre las regulaciones más habituales de este tipo, están la regulación todo-nada, a 3 posiciones y de varias etapas.

Órganos de regulación (Actuadores)

Se trata de dispositivos electromecánicos que actúan sobre el medio exterior a partir de una señal eléctrica. Es un proceso inverso al realizado por las sondas.

Los actuadores más extendidos son los siguientes:

  • Relés: son interruptores que permiten conmutar circuitos de potencia más elevada mediante una señal de baja potencia.
  • Contactores: relés de potencia que pueden trabajar con señales más elevadas que los relés.
  • Reguladores o dimmers: dispositivos basados en semiconductores que permiten regular la potencia que llega a una carga. Ej.: Reguladores de intensidad de lámparas.
  • Electroválvulas: son válvulas cuya apertura es controlada mediante una señal eléctrica. Se suelen utilizar para controlar caudales de líquidos o gases.
  • Motores eléctricos: convierten la energía eléctrica en mecánica para generar un movimiento. Ej.: Ventiladores, posicionadores, etc.
  • Resistencias eléctricas: se utilizan para elevar la temperatura del medio donde se encuentran. Ej.: Radiadores, calefactores, etc.

Otros dispositivos:

Existen dispositivos que, bien por reunir en sí mismos varias funciones, o alguna muy concreta, no pueden englobarse en las anteriores categorías.

Sería el caso de termostatos, presostatos, higrostatos, interruptores de flujo, etc. que son en sí mismos un sistema de regulación completa pues realizan la medición, la comparan y actúan cerrando o abriendo contactos eléctricos.

Sistemas de control

Los sistemas de control se clasifican en:

  • Bucle abierto: cuando el órgano de control actúa independientemente de los valores de la magnitud, ej.: reloj programador.
  • Bucle cerrado: Cuándo el valor de la magnitud a regular tiene efecto directo sobre la acción de control, ej.: termostato.

Los sistemas de regulación y control son directos cuando miden y regulan la variable que indica el estado del sistema, como la temperatura ambiente en una instalación de climatización. Pero habitualmente es necesario hacerlo de forma indirecta, midiendo y regulando variables relacionadas con la deseada, como ocurre cuando se mide y se regula la temperatura del agua de impulsión a radiadores.

La mayoría de los sistemas de regulación utilizados en climatización son de tipo cerrado y directo.

Medidas de eficiencia

Medidas de Eficiencia Energética

Cuantificar y valorar el consumo de energía de forma continua instalando contadores de energía. Para instalaciones al servicio de viviendas se exige la presencia de un dispositivo de medida del consumo de energía de cada vivienda.

Instalar, según la legislación actual (Reglamento de Instalaciones TécnicasRITE) un termostato en las instalaciones individuales de calefacción. En las instalaciones colectivas de caldera central instalar un sistema de regulación. Los sistemas con centralita de regulación consiguen ahorros importantes con respecto a las instalaciones que no la tienen.

Un buen mantenimiento y un buen sistema de regulación permite, en los servicios comunes, ahorros totales de energía superiores al 20%.

Colocar, en cada unidad Terminal de climatización, un dispositivo de control de la temperatura ambiente y eventualmente, otro para el control de la velocidad del ventilador, del tipo todopoconada.

Disponer, en instalaciones de calefacción de viviendas por radiadores o convectores, de un control de la temperatura del agua en función de las condiciones exteriores por cada zona y válvulas termostáticas, situadas en las unidades terminales de los locales más importantes de la vivienda.

Automatizar el sistema de ventilación conlleva poder realizar enfriamiento gratuito cuando las condiciones del aire exterior lo permita. El sistema de gestión debe preenfriar las estancias antes de ser ocupadas, si esto es posible.

Ajustar, en cada momento, el consumo de energía a la demanda. La instalación debe tener dispositivos de control para poder dejar fuera de servicio la totalidad o parte de las mismas de acuerdo al régimen de ocupación.

Realizar auditorías energéticas. Representan un apoyo en la gestión energética. Aportan conocimiento y medidas de actuación.

Planificar actuaciones de mantenimiento preventivo. Esta acción evita que los equipos trabajen con bajos rendimientos y que puedan existir “fallos” que a veces pueden tener graves consecuencias.

Distribuir proporcionalmente el trabajo entre los distintos equipos, evitando que los equipos de reserva (bombas, etc.) tengan paradas muy prolongadas. No esperar la avería de los equipos para conectar los de reserva.

Concienciar e informar, sobre el consumo de energía eficiente, a todas aquellas personas que utilicen las instalaciones. Especialmente al personal de seguridad, mantenimiento y limpieza por ser, en algunos edificios, quienes habitualmente conectan-desconectan los equipos.

Mejores equipos

Las características que reúne un buen sistema de gestión energética son las siguientes:

  • Simplicidad y facilidad de utilización.
  • Flexibilidad para adaptaciones futuras.
  • Modularidad para limitar a ciertas zonas los posibles fallos.
  • Capacidad para integrarse con otros sistemas de gestión del edificio.

Para ello, las tecnologías más utilizadas son las siguientes:

Topología de la red

Es la configuración de unión o cableado, entre las distintas partes del sistema.

Secuencia de operaciones

Arquitectura del sistema

Modo en que se ubican los elementos de control del sistema.

De las tres arquitecturas fundamentales: centralizada, descentralizada y distribuida, es esta última la más aconsejable, por ser una mezcla de las dos anteriores, aunando las ventajas de ambos sistemas.

Medio de transmisión

Es el soporte físico que utilizan los distintos elementos del sistema para intercambiar información. Los más utilizados son los siguientes:

  • Corrientes portadoras: Utilizan líneas de distribución eléctrica ya existentes. Tienen bajo coste pero poca fiabilidad.
  • Soportes metálicos. Cables metálicos de cobre.
  • Fibra óptica: Conductor de luz mediante infrarrojos. Su transmisión de datos es fiable, inmune a interferencias electromagnéticas, ilimitada en distancia. Su mayor problema es el elevado precio.
  • Conexión sin hilos. Mediante infrarrojos o por radiofrecuencia.

Protocolo de comunicaciones

Idioma o formato de los mensajes entre los elementos del sistema. Los dos tipos existentes e igualmente válidos en el mercado son:

  • Protocolo estándar: Son abiertos y públicos. Utilizados por varias empresas que fabrican productos compatibles entre sí. Su mayor problema es el precio y su ventaja: poder acudir a varios fabricantes. Ej.: EIB, EHS, X-10, Lonworks, Batibus.
  • Protocolo propietario: Desarrollado por una sola empresa. No compatible con elementos de otras empresas. Son más económicos pero su exclusividad implica riesgo en caso de desaparición de la empresa fabricante, e.g.: Simon Vis, Domaike, Amigo.