Oportunidades de ahorro energético con sistemas de gestión del edificio

El dilema energético

El incremento desmesurado del consumo, el aumento de los precios y el efecto producido sobre el medio ambiente, son argumentos más que suficientes para que la sociedad busque la manera de reducir de forma importante los costes derivados del gasto energético.

El incremento constante del precio de la energía obliga a plantear que cualquier edificio de nueva construcción o que sufra una remodelación contemple facilidades de ahorro energético para reducir los costes de explotación de éste.

En la gráfica adjunta se compara la evolución del consumo energético real y en el caso hipotético en que no se hubieran desarrollado medidas de ahorro de la energía. La imagen sugiere un ahorro del 49% en el año 1998 por el hecho de estar aplicando medidas de ahorro energético.

Reflejo de esta necesidad de la sociedad, surgen marcos normativos, como el nuevo Código Técnico de la Edificación (CTE), que contempla distintas regulaciones para fomentar el ahorro energético. En ese sentido, también se confeccionan planes de acción desde el Estado, como el elaborado por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, para el periodo 2008-2012, dentro de la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 2004-2012. El Plan fija, como objetivo energético de una manera cuantificada, un ahorro de energía primaria del 13,7% en 2012 frente al escenario que sirvió de base para el Plan inicial 2004-2012.

Es por estos motivos que los edificios deben disponer de herramientas para poder gestionar correctamente su consumo de energía, alcanzando así los niveles de confort y seguridad adecuados para los usuarios de los mismos, de una manera lo más eficiente posible. En consecuencia, los gestores de la instalación deben adoptar medidas para que su coste energético cumpla tanto con los objetivos marcados por los organismos reguladores como con la sostenibilidad del negocio.

Más allá de un control básico de energía

Es muy común la infrautilización de los sistemas de control y automatización en todo tipo de edificios. Además, tampoco se aprovecha suficiente el uso de simples sistemas de control que constan de termostatos programables para el equipamiento mecánico instalado.

El coste inicial de implementar un sistema de control básico es bajo, pero puede salir muy caro a posteriori, ya que con los incrementos del precio de la energía actuales no se dispone de una vía efectiva para gestionar el consumo de energía de la instalación y, así, poder reducir gastos. Y esto supone unos grandes costes adicionales a la hora de introducir estrategias de control que podrían haber sido previstas desde el inicio con un sistema de gestión más escalable.

Por otra parte, los propietarios y los gestores de las instalaciones deben afrontar una problemática añadida: el incremento de nuevos sistemas de control de edificios o las actualizaciones de los ya existentes. Si los sistemas son propietarios, es decir, con protocolos no abiertos, los gestores averiguan rápidamente que están obligados a negociar con un único proveedor. Por lo tanto, tienen poco margen de elección y deben adaptar sus soluciones al rango de productos y ofertas de un único distribuidor. Otra desventaja es la tendencia a una calidad desigual del servicio: existen pocos o ningún control de los precios para las actualizaciones y para los costosos servicios de mantenimiento y reparación. Le guste o no al propietario de la instalación, cuando el sistema es propietario, no abierto, el proveedor es el que posee el control.

Otro dilema surge cuando los gestores de las instalaciones se ven limitados por las restricciones de adquisición. Por ejemplo, pueden verse obligados a solicitar ofertas para cada trabajo añadido y, después, aceptar la oferta más competitiva teniendo en cuenta sólo el precio. La consecuencia de esto es que un gestor podría verse en la situación de tener que gestionar varios sistemas propietarios de distintos fabricantes al mismo tiempo. Así que no sólo sería difícil prever y asignar el presupuesto para los costes operativos con precisión, sino que las ganancias en rendimiento del sistema serían probablemente marginales.

No obstante, al instalar un sistema de control abierto, basado en estándares del sector, los gestores pueden evitar todos los problemas anteriores. Mejor aún, disfrutarán de abundantes beneficios añadidos al ser capaces de seleccionar e integrar todos los productos y sistemas que, realmente, requieren de cualquier proveedor que cumpla con los estándares.

¿Qué es un sistema abierto?

Tal y como sugiere el nombre, un sistema abierto o una red de subsistemas, es cualquier sistema que está basado en una arquitectura abierta, con plataformas estándar, protocolos y procedimientos disponibles sin restricciones. En otras palabras, los clientes cuentan con la posibilidad de elegir entre una amplia variedad de distintos productos (incluidos otros sistemas), que son fabricados por una extensa gama de proveedores y que los han integrado a un coste razonable.

Al utilizar dispositivos que trabajan con el mismo protocolo para cualquier subsistema del edificio (iluminación, climatización, etc.), se maximiza la interoperabilidad de los sistemas, lo que a su vez repercutirá en considerables ahorros energéticos.

Los sistemas abiertos utilizan todo tipo de medios de comunicación estándar del mercado: bus, línea telefónica, powerline, fibra, ethernet, etc. Esto permite abaratar los costes de instalación y posibilita, a su vez, que las futuras ampliaciones no sean dependientes de arquitecturas obsoletas.

El disponer de un sistema abierto que integra los distintos subsistemas presentes en el edificio permite unir funciones tan dispares como el control de accesos con el control de clima y de alumbrado en cada una de las zonas en que esté dividido el edificio. También facilita la incorporación de funciones dedicadas a la seguridad del edificio y de las personas, como son el sistema de detección de incendios, el control de accesos, CCTV…

La integración de todos estos subsistemas en un mismo sistema de gestión del edificio permite una labor de control y supervisión cercana y precisa del rendimiento de las distintas instalaciones de un edificio, incluyendo bombas, ventiladores, válvulas, compuertas, compresores, ascensores, alumbrado, etc.

Una de las claves al escoger un sistema de supervisión es que sea flexible y escalable para proteger la inversión realizada inicialmente por el propietario y prevenir la posibilidad de incorporar nuevas aplicaciones o mejorar las existentes en el futuro.

De acuerdo a diferentes estudios realizados por Organismos Internacionales (US DOE, UK Carbon Trust, etc), el hecho de disponer de un sistema de control bien diseñado, que permita una gestión de los distintos sistemas existentes en el edificio, puede aportar una reducción de los costes totales de energía en un 10% o más (pudiendo llegar a niveles del 20% anual). Por lo tanto es una solución muy considerada en la modernización o construcción de nuevas instalaciones.

La utilización de un sistema de gestión del edificio permite la implementación de una serie de buenas prácticas, la cual tiene un impacto directo en el consumo de energía de los distintos subsistemas del edificio. Así se generan tasas significativas de ahorro energético que se traducen en una reducción de los costes operativos.

Oportunidades de ahorro energético

Existen múltiples aplicaciones que permiten obtener ahorros. Seguidamente detallamos algunos de los más habituales:

• Programación de consignas: es la forma más sencilla de crear ahorro y se trata de reconsiderar o relajar las consignas, o incluso relacionarlas, a las variaciones de temperatura exterior. Las consignas de temperatura deben ajustarse de tal modo que no impliquen una molestia al usuario final. Además, la adecuación de consignas en combinación con las condiciones exteriores y la racionalización del horario, puede generar ahorros en 5 y 20%. La reducción de consignas puede significar ahorros de un 10% por grado en la factura de la calefacción.
• Programación zonal: permite tener zonas definidas del edificio con niveles de climatización e iluminación o apagados según un calendario. Se adaptan las distintas zonas a sus necesidades reales, según la ocupación del momento y sin tener necesidad de mantener toda la instalación al 100%.
• Control por ocupación: en esta aplicación, las consignas de confort del HVAC cambian de tal modo que la temperatura ambiente disminuye en invierno y aumenta en verano. Por consiguiente, se reduce la demanda de frío y calor durante las horas que la sala no está ocupada.
• Configuración temporal fuera de horario: permite cambios en los ajustes de confort fuera de horario, eliminando la necesidad de modificar programaciones por cuestiones temporales que pueden quedar de forma permanente por accidente. También evita tener un ala entera ocupada para satisfacer las necesidades de un pequeño grupo.
• Sensores de ocupación: se trata de activar las luces y/o el HVAC de la sala mediante la detección de movimiento.
• Programación de vacaciones y festivos: un calendario define el control del HVAC y de la iluminación de las oficinas, laboratorios, consultas, para todo un año. Se ahorra tiempo al personal, se implementan programaciones especiales y se asegura que el sistema no funciona en modo ocupado en vacaciones, festivos o fines de semana.
• Control solar: mediante la programación (como en las zonas de aparcamiento, señalizaciones, y otros alumbrados de las zonas exteriores), el alumbrado puede variar a lo largo del año según cambia la duración de la luz diurna. Así se previene tener el sistema de alumbrado de las zonas exteriores encendido durante el día. El sistema calcula automáticamente la hora de salida y puesta del sol, basándose en la latitud y longitud del edificio.
• Regulación de luz constante: en las zonas del edificio próximas a ventanas exteriores, el alumbrado puede regularse o apagarse en base a unos niveles mínimos de luz detectados por fotocélulas. El uso de persianas motorizadas también puede optimizar la disponibilidad de luz natural sin comprometer la eficiencia energética.
• Arranque óptimo: el sistema de HVAC arranca sólo cuando se requiere llevar al edificio a las consignas de los niveles de confort requeridos para los modos de ocupación. Las rutinas de control tienen en cuenta la temperatura del aire exterior y la temperatura ambiente de los espacios interiores cuando se inician los ciclos de calentamiento o enfriamiento matinales.
• Parada óptima: determina el momento posible para iniciar la vuelta atrás de las temperaturas antes de los periodos de no ocupación mientras se mantiene el confort. La temperatura ambiente deriva gradualmente más allá de los niveles de confort anticipándose al periodo de no ocupación.
• VentilaciÓn bajo demanda: los niveles de CO2 en un espacio ocupado se usan como indicador de ocupantes en una sala. Se relaciona el nivel de CO2 con la compuerta de entrada de aire “fresco” indicando cuando se necesita un mayor grado de aire exterior. Los niveles de CO2 también ayudan a anticipar la aportación de calor y frío en el control termostático para optimizar el confort y la recirculación de aire.
• Limitación de la demanda: monitoriza las medidas eléctricas en equipos de alta demanda energética, así se relajan las consignas para inmediatamente reducir la demanda. Esta técnica puede, por ejemplo, prevenir una enfriadora de sobrecargas, pero también puede cambiar las consignas de forma global en todo el edificio para evitar un pico de carga. El equipo no crítico y las cargas del alumbrado también pueden apagarse.
• Optimización de centros de producción de frío: los parámetros de los centros de producción pueden recalcularse según la carga y las necesidades del edificio.
• Reajuste temperatura del ACS: la temperatura del ACS pueden resetearse en función de la temperatura exterior, disminuyendo las pérdidas de calor en las tuberías de suministro. Esto ahorra energía y también ayuda a mantener el confort del paciente porque reduce aportaciones de calor localizadas causadas por tuberías excesivamente calientes.

Disponer de un sistema abierto permite adoptar aplicaciones de control integrando elementos de distintos subsistemas como las que se indican a continuación:

• Variadores de velocidad: los variadores de velocidad optimizan el consumo de los ventiladores del sistema de HVAC, acelerando o frenando el ventilador basándose en las demandas de clima del espacio controlado. Usando variadores, la reducción de un 20% en la velocidad de los ventiladores resulta en un 49% de reducción del consumo eléctrico.
• Control de Acceso: el sistema de automatización también posibilita el control o la activación basada en tarjetas de acceso para ciertas áreas del edificio, como pueden ser laboratorios, salas de enfermedades infecciosas o para enfermos mentales.
• HVAC e iluminación activadas por tarjeta de acceso: el uso de lectores de tarjeta para entrar en el control de la activación del alumbrado y la climatización de la zona específica donde el usuario de la tarjeta trabaja. Esto es especialmente útil para ahorrar energía en áreas médicas que no tienen que servir las necesidades del paciente 24x7, o áreas que tienen periodos de ocupación impredecibles.
• Informes y facturación: el sistema de automatización obtiene registros semanales, mensuales o anuales de consumo energético. Estos registros pueden incluir informes que verifiquen que las renovaciones de aire en los quirófanos cumplen pero no exceden los requisitos, como también pueden reportar que las temperaturas de las salas que necesitan de un ambiente de temperatura controlada se mueven dentro de los parámetros establecidos. En caso de tener zonas arrendadas, se puede facturar el consumo energético al cliente.
• Interruptores automáticos inteligentes: el sistema puede activar o desactivar los interruptores automáticos (conocidos como “Interruptores automáticos inteligentes“). Esto permite el control integrado del consumo eléctrico del sistema de alumbrado, que reduce la necesidad de tener un sistema de control de iluminación separado.
• Equipos de terceros: los sistemas de HVAC, sistemas de detección de incendios, sistemas de alarmas, sistemas de evacuación de humo están integrados en un solo sistema de automatización. Este tipo de integración comporta un control total de la instalación a través de un único interfaz gráfico.
• Medición y análisis del suministro y distribución eléctricos: disponer de equipos que midan y analicen la calidad de la energía eléctrica suministrada. Aprovechar al máximo toda la energía disponible y evitar las penalizaciones de las compañías (negociación de contratos). Filtrar los armónicos para reducir los calentamientos, disminuir las pérdidas y evitar disparos intempestivos.
• Control y supervisión centralizados: el personal de mantenimiento o el gestor energético pueden monitorizar y controlar todo el edificio desde una misma estación de trabajo, ya sea desde la misma instalación o remotamente, vía Internet. Las alarmas definidas por el usuario pueden aparecer en el terminal, ser enviadas a una dirección de correo electrónico o como un mensaje SMS. Además, el proveedor de energía puede también realizar monitorización remota.

Todas estas prácticas son sólo algunas de las técnicas de control que pueden aplicarse para conseguir ahorros energéticos en edificios.

La importancia del mantenimiento de la instalación

Cabe resaltar que, a menos que el sistema de gestión del edificio sea mantenido y actualizado regularmente, es muy probable que haya ineficiencias energéticas. Se sabe que los edificios tienden a descontrolarse a lo largo del tiempo debido a reconfiguraciones, cambios en el uso, cambios en la plantilla, formación insuficiente y mantenimiento y explotación relajados.

Un importante aspecto de la conservación de la energía es la gestión de la demanda con sistemas de control que se combina con el servicio de mantenimiento que aplica a toda la envolvente del edificio: accesos, ventanas, paredes, etc. Disponer de una envolvente preparada para evitar las pérdidas de energía ayuda a que la demanda energética sea más reducida.

Disponer de un servicio de mantenimiento adecuado puede significar ahorros energéticos entre un 10 y un 20%.

La experiencia nos demuestra que la pronta identificación de gastos excesivos de energía pueden a menudo ser corregidos con un mantenimiento regular del software de control, programaciones y practicando algunos procedimientos de mantenimiento de bajo coste.

Para el personal que realiza el mantenimiento de los sistemas instalados es una gran ventaja estar al cuidado de un sistema abierto donde los distintos subsistemas están todos integrados y, por tanto, no deben preocuparse por distintos protocolos de comunicación, mantener distintos software de supervisión y tenerlo todo centralizado en un único interfaz de usuario.

Conclusiones

En el entorno actual de incrementos de costes debidos a la energía, es necesario tener en cuenta una serie de soluciones que puedan asegurar un buen funcionamiento de las instalaciones y una óptima explotación del edificio. Los sistemas abiertos proporcionan herramientas que facilitan la aplicación de estrategias de control integral que favorecen el ahorro energético y la reducción de los costes operativos de la instalación.

Además, disponer de un sistema abierto para la supervisión y control del edificio no es una commodity ni un coste. Un sistema de automatización del edificio bien proyectado y mantenido puede proporcionar el retorno de la inversión en varios años.