jueves, 23 de diciembre de 2010
Ascensores de bajo consumo eléctrico
Los ascensores son uno de los consumos eléctricos presentes en los edificios. Su consumo depende fundamentalmente de los siguientes factores:
- Uso principal del edificio: residencial, hospitalario, administrativo...
- Características del edificio: altura, número de unidades de uso...
- Tipo de tecnología de los ascensores.
El uso del edificio afecta en de acuerdo a la frecuencia de utilización de los ascensores por parte de los usuarios. Así por ejemplo en un hospital en el que haya pacientes ingresados se producirá un mayor trasiego de usuarios que en edificios de otros usos.
Es importante que se realice una estimación de la frecuencia de uso de los ascensores del edificio a la hora de realizar una correcta estimación de su consumo energético.
Por otro lado las características del edifcio afectan también de manera importante a su consumo, así en edificios de gran altura su consumo será más significativo ya que un menor número de usuarios emplearán las escaleras y el consumo por trayecto será mayor.
En cuanto a su tecnología se distinguen los siguientes tipos de ascensores:
- Ascensores hidráulicos.
- Ascensores eléctricos de dos velocidades.
- Ascensores eléctricos con frecuencia y tensión variables.
- Ascensores eléctricos con frecuencia y tensión variables, sin engranajescon motor de imanes permanentes y cintas planas de alta resistencia, esto es, ascensores de última generación y alta eficiencia energética.
Este último tipo de ascensores suponen un importante cambio tecnológico en lo que se refiere a bajo consumo eléctrico y eficiencia energética:
- Consumen entre un 25% y un 40% menos que los ascensores eléctricos convencionales.
- Consumen un 60% menos que los ascensores hidráulicos.
- Son muy silenciosos.
En la siguiente tabla se realiza un comprativa del consumo de un ascensor de última generación y un ascensor eléctrico convencional de dos velocidades en función de la capacidad del mismo:
Cabe plantearse todos estos factores a la hora de realizar una correcta elección del tipo de ascensor a emplear en un edificio.
lunes, 20 de diciembre de 2010
Calefacción de distrito (district heating)
Los sistemas de calefacción de distrito se basan en el principio de que la producción centralizada de calor (o frío) es más eficiente que la producción ditribuida en los puntos de consumo.
Así la generación térmica se realiza en centrales térmicas que dan servicio a comunidades enteras, cuyo tamaño puede variar desde un grupo de edificio a barrios y pueblos enteros.
El rendimiento de estos sistemas se estim que es un 10% superior al de los sistemas centralizados por edificio y un 30-40% superior al de los sistemas individuales.
Estas centrales térmicas pueden emplear muy diversas tecnologías como son:
- Calderas convencionales basadas en la combustión de combustibles fósiles o biomasa.
- Centrales de cogeneración que generan conjuntamente electricidad y energía térmica aprovechando la energía excedente del proceso de generación de electricidad.
- Centrales solares térmicas que aprovechan la energía solar.
- Centrales geotérmicas que aprovechan la energía del terreno.
El calor (o frío) generado se distribuye a los puntos de consumo por medio de una red de tuberías de distribución, generalmente enterradas y aisladas térmicamente para evitar las pérdidas de calor, existiendo también sistemas con tubos abiertos. Existe un circuito de ida y otro de retorno.
Tuberías de distribución
El material de las tuberías suele ser el cobre, acero inoxidable o acero al carbono, mientras que el fluido caloportador suele ser agua en estado líquido o de vapor.
En los edificios demandantes de energía térmica deben disponerse una serie de subestaciones térmicas en las que se realiza el intercabio de calor entre el fluido caloportador o primario y el fluido de transferencia hasta los puntos terminales de consumo. Estas subestaciones se encargan también de la contabilización de la energía consumida.
Uno de los casos más conocidos es el del sistema de vapor de la Ciudad de Nueva York, operado actualmente por Consolidated Edison y que lleva vapor para calentar o enfriar ambientes a más de 1 millón de clientes.
En España hay varios ejemplos de calefacciones de barriada; concretamente en Madrid, Colonia de la Esperanza (aprox. 3200 pisos de unos 110 m² de media), Barrio Altamira o Meseta de Orcasitas. También destaca la central térmica de la ciudad universitaria, obra del arquitecto Manuel Sánchez Arcas y del ingeniero Eduardo Torroja, que fue Premio Nacional de Arquitectura en 1932. Esta central da servicio a muchas facultades de la Universidad Complutense de Madrid.
sábado, 18 de diciembre de 2010
Aislamiento térmico de cerramientos exteriores mediante poliuretano proyectado
El adecuado aislamiento térmico de los cerramientos exteriores de los edificios es uno de los factores que afectan de manera más importante a la demanda energética de los mismos.
Entre los materiales aislantes empleados habitualmente en la construcción de edificios destacan las espumas rígidas de poliuretano proyectado.
Este tipo de material se fabrica in situ en la obra como resultado de la combinación de dos componentes líquidos a temperatura ambiente, el poliol y el isocianato. La unión de ambos componentes genera una reacción química exotérmica como consecuencia de la formación de enlaces entre ambos componentes. El producto obtenido tiene una estructura celular y consistencia rígida. Es la denominada espuma rígida de poliuretano o PUR.
Vista microscópica PUR de celda cerrada
Entre sus características destacan:
- Baja densidad del orden de 35 kg/m3, debido a su estructura reticulada con una elevada cantidad de aire en su interior.
- Baja conductividad térmica, del orden de 0.028 W/(m K).
- Impermeable al agua.
- Permite la difusión del vapor de agua.
Debido a estas características es un material empleado en aplicaciones en las que quiere reducirse el flujo de calor a través de cerramientos, ya sean exteriores o interiores.
Se distinguen dos modos de fabricación/aplicación en obra:
- Aplicación por proyección, pulverizando los dos componentes de manera simultánea sobre la superficie que les sirve de sutrato.
- Aplicación por inyección o colada, ambos componentes se mezclan por batido y se introducen en una cavidad donde se produce su expansión.
Estas técnicas de aplicación unidas a sus excelentes propiedades de adherencia sobre casi cualquier sustrato hacen que su aplicación resulte cómoda y rápida, favoreciendo la continuidad y ausencia de juntas que pudieran disminuir su eficacia.
Es un material resistente al envejecimiento debido a su estructura microscópica que impide la entrada en su interior de agua o suciedad que pudieran degradarlo.
El siguiente vídeo editado por Atepa (Asociación Técnica del poliuretano aplicado) ilustra lo indicado:
Existen múltiples soluciones constructivas en cubiertas, fachadas y cerramientos interiores que aplican el PUR, ya sea en fase de construcción como en la rehabilitación de edificios.
En próximos posts desarrollaremos algunas de estas soluciones que permiten reducir la demanda energética de los edificios y las emisiones de CO2 a la atmósfera.
martes, 2 de noviembre de 2010
Luminarias de alta eficiencia: tecnología LED
En los últimos tiempos el empleo de luminarias con tecnología LED está adquiriendo una amplia difusión debido a la creciente inquietud por el ahorro y la eficiencia energética de las instalaciones de iluminación.
Este tipo de luminarias se emplean ya en un amplio número de aplicaciones como son:
- Paneles informativos.
- Semáforos.
- Luminarias de bajo consumo.
Su funcionamiento se basa en el empleo de un tipo especial de diodo semiconductor denominado LED (acrónimo en inglés de diodo emisor de luz).
Este tipo de diodos emiten luz de espectro reducido al ser polarizados mediante una tensión de alimentación y circular una corriente eléctrica a través de ellos. A este efecto se le conoce con el nombre de fotoluminiscencia.
Entre las principales ventajas de las luminarias tipo LED destacan:
- Elevada eficiencia lumínica, esto es, el número de lúmenes aportados por cada W de energía eléctrica consumida. Así su eficiencia lumínica es del orden de 80 lúmenes/W frente a los 55 lúmenes/W de las denominadas bombillas de bajo consumo y los 10 lúmenes/W de las bombillas convencionales.
- Baja temperatura: el reducido consumo de los LED la producción de calor de los mismos es baja.
- Rápida respuesta, del orden de microsegundos. Este tiempo de respuesta es mucho más rápido que la de halógenos y fluorescentes.
- Elevada duración y fiabilidad, mucho más larga que la de cualquier otro sistema de iluminación (del orden de 50.000 horas).
- Bajo impacto ambiental, no contienen gases ni metales peligrosos para el medioambiente.
- La luz emitida no presenta parpadeos.
Entre los inconvenientes destacan:
- Elevado coste de adqusición.
- Baja calidad de la luz generada, frialdad.
- No permiten el control de la intensidad de la luz generada mediante dimmers.
Debido a estas características en la actualidad este tipo de luminarias son ideales para aplicaciones en las que se requiere elevada fiabilidad debido al número de horas de funcionamiento necesarias y no resulta importante la calidad de la luz generada.
Algunas de estas aplicaciones para las que pueden resultar interesantes las luminarias tipo LED son:
- Iluminación de aparcamientos de vehículos.
- Iluminación permanente en pasillos y zonas de circulación en edifcios de pública concurrencia.
- Iluminación de exteriores.
- Iluminación de caminos y escaleras mediante balizas.
Cabe esperar que en el futuro este tipo de luminarias sean una alternativa a las luminarias de bajo consumo, un vez se superen los inconvenientes citados con anterioridad.
sábado, 28 de agosto de 2010
Arquitectura bioclimática: protecciones solares
Las fachadas de los edificios se diseñan con sus correspondientes huecos cuya finalidad es la de aportar al edificio ventilación natural, iluminación procedente de la luz exterior y permitir a sus usuarios la observación del entorno del mismo.
En contrapartida la entrada de los rayos solares produce un aumento de la temperatura en los espacios interiores del edificio y el consecuente aumento del uso de equipos de aire acondicionado y ventiladores, incrementando el consumo de energía eléctrica.
Un correcto diseño del edificio debe considerar como factores su emplazamiento, su clima y geografía. Estos factores permiten la adopción de estrategias bioclimáticas para conseguir un mayor confort termico y lumínico de manera natural.
Entre las múltiple estrategias de la arquitectura bioclimática para reducir la ganancia solar en verano se encuentra el empleo de protecciones solares tanto interiores como exteriores. La elección del tipos más adecuado de protección depende del emplazamiento del edificio y de la orientación de cada una de las fachadas.
Para la orientación Sur se recomienda el empleo de protecciones fijas o semifijas como pueden ser los aleros de techo, vuelos horizontales
Para las orientaciones Oeste y Noreste se recomienda el empleo de protecciones solares móviles con lamas verticales u horizontales móviles.
Para las orientaciones Este y Oeste se recomienda el empleo de protecciones solares móviles, resultando agradable en épocas frías o templadas la entrada de luz solar al amanecer o al atardecer.
En la siguiente tabla se muestran distintos tipos de protecciones solares y los ahorros energéticos que se pueden conseguir con cada una de ellas:
Para la orientación Sur se recomienda el empleo de protecciones fijas o semifijas como pueden ser los aleros de techo, vuelos horizontales
Para las orientaciones Oeste y Noreste se recomienda el empleo de protecciones solares móviles con lamas verticales u horizontales móviles.
Para las orientaciones Este y Oeste se recomienda el empleo de protecciones solares móviles, resultando agradable en épocas frías o templadas la entrada de luz solar al amanecer o al atardecer.
En la siguiente tabla se muestran distintos tipos de protecciones solares y los ahorros energéticos que se pueden conseguir con cada una de ellas:
| Protección solar | Ahorro energético | |||||
Persiana color oscuro | 25 % | |||||
Persiana color medio | 25-29 % | |||||
Persiana color claro | 29-44 % | |||||
Recubrimiento de plástico | 40-50 % | |||||
Vidrio oscuro (5 mm) | 40 % | |||||
Persiana más vidrio absorbente | 47 % | |||||
Árbol no muy tupido | 40-50 % | |||||
Árbol tupido | 75-80 % | |||||
Cortina color oscuro | 42 % | |||||
Cortina color medio | 53 % | |||||
Cortina color claro | 60 % | |||||
Plástico translúcido | 35 % | |||||
Toldo de lona | 85 % | |||||
Persiana blanca | 85-90 % | |||||
Celosía | 85-90 % | |||||
Vidrio polarizado | 48 % | |||||
jueves, 26 de agosto de 2010
Calderas para calefacción y ACS
Las calderas son elementos en los que se transfiere el calor procedente de la combustión de un fluido combustible a otro fluido caloportador encargado de la transferencia de energía térmica a la instalación.
Segun el tipo de combustible pueden ser:
- Calderas de combustibles sólidos: carbón, leña...
- Calderas de combustibles líquidos: gasoil
- Calderas de combustibles gaseosos: gas natural, butano, propano...
- Calderas de policombustible.
En cada caso debe analizarse el tipo de caldera a emplear según la aplicación y necesidades.
Uno de los parámetros fundamentales a la hora de seleccionar el tipo de caldera a emplear es su rendimiento útil, el cual se define como la relación en la potencia útil transmitida al fluido caloportador y la potencia térmica disponible obtenida de quemar el combustible en condiciones nominales de funcionamiento:
Rendimiento útil (%) = 100 * Pu/Pc
La potencia útil viene dada por la cantidad de calor en kW transmitido al fluido caloportador, viene dada por la siguiente expresión:
Pu=Q*(Ts-Te)*Ce*Pe
Donde:
Q: es el caudal del fluido caloportador en l/h.
Ts: es la temperatura del fluido caloportador a la salida de la caldera.
Te: es la temperatura del fluido caloportador a la entrada de la caldera.
Ce: es el calor específico del fluido caloportador.
Pe: es el peso específico del fluido caloportador.
La potencia térmica útil viene dada por el tipo de combustible que emplea la caldera y el consumo de la misma, de acuerdo a la siguiente expresión:
Pc=PCI*C
Donde:
PCI: es el poder calorífico inferior del combustible empleado.
C: es la cantidad de combustible consumido por la caldera.
En las calderas estándar este rendimiento útil nominal se ve reducido cuando funcionan a cargas parciales distintas de la potencia nominal de la misma. Esta bajada en el rendimiento se debe a que a pesar de verse reducida la potencia térmica transmitida al fluido caloportador las pérdidas a través de la envolvente permanecen constantes, debido a que se debe mantener la tempeatura interior de la caldera aun cuando no hay demanda.
Las calderas de baja temperatura consiguen mejorar el rendimiento a carga parcial de las calderas de gasóleo. Esta mejora se consigue debido a que su tecnología permite una adaptación de la temperatura de producción del agua según la demanda, sin necesidad de mantener una temperatura mínima en su interior. De esta manera se disminuye el número de arranque y paradas de los quemadores y se disminuye considerablemente el consumo de gasóleo.
Las calderas de condensación son las que presentan un mejor rendimiento. Su principal diferencia con los otros tipos de calderas reside en el aprovechamiento de la energía contenida en los gases productos de la combustión, en concreto utiliza la energía de condensación del vapor de agua. La temperatura de los gases de combustión en las calderas estándar es de unos 150 ºC, las calderas de condensación reducen esta temperatura hasta los 65 ºC por el aprovechamiento del calor latente contenido en los gases de combustión.
El rendimiento de las calderas de combustión puede ser superior al 100 % ya que, como hemos indicado con anterioridad, el rendimiento útil está referido al PCI (Poder Calorífico Inferior). El PCI se define como la energía total contenida en los productos de combustión de un combustible.
En el siguiente diagrama se compara la distribución de las pérdidas de energía en una caldera de baja temperatura y una caldera de condensación en relación al PCI.
A la hora de realizar una óptima elección desde el punto de vista de la eficiencia energética se deben considerar tanto el rendimiento útil como un correcto dimensionado de la potencia nominal de funcionamiento con el objeto de optimizar el rendimiento a cargas parciales mejorando así el rendimiento medio estacional.
En instalaciones centralizadas resulta también de vital importancia realizar una correcta programación del sistema de control de la instalación.
El IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro de Energía) proporciona una herramienta para el acceso a una base de datos con distintos tipos de calderas presentes en el mercado: http://www.idae.es/Calderas/Consulta.aspx
lunes, 9 de agosto de 2010
Fachadas vegetales
Una interesante alternativa para reducir la cantidad de CO2 emitido a la atmósfera por el uso de los edificios es la de emplear las denominadas fachadas vegetales o fachadas verdes.
El diseño de este tipo de fachadas integran el empleo de plantas a modo de una piel exterior de los edificios.
La vegetación tiene una serie de caacterísticas que permiten mejorar el comportamiento de los edificios y mejoran las condiciones ambientales a su alrededor debido a las siguientes razones:
Refrescan el ambiente a su alrededor, las plantas pierden agua hacia el medio mediante evapotranspiración empleando en este proceso el calor del aire del entorno, consiguiendo así refrescar y humidificar el ambiente.
Mejora en la calidad del aire, debido al efecto de la fotosíntesis absorbiendo CO2 y generando nuevo oxígeno.- Reducción de la contaminación por el efecto de la fijación de metales pesados como el plomo, el cadmio u otros cuyas partículas se encuentran en suspensión en el aire. Estas partículas se fijan al sustrato o suelo que mantiene esta vegetación siendo metabolizadas por los hongos y bacterias presentes.
- Ventilación natural, como consecuencia de la variación de temperaturas en su entorno que genera corrientes de aire naturales.
- Protección frente al viento.
- Proteción solar y aislamiento térmico, la vegetación obstruye, filtra y refleja la radiación solar.
En algunos casos resulta interesante el empleo de plantas de hoja caduca que garantizan protección frente a la radiación solar en verano permitiendo el paso de la radiación solar en invierno.
Existen diferentes tipologías de sistemas constructivos para las fachadas vegetales. Los más destacados son:
- Sistemas en base a paneles modulares, ya sean de aluminio, acero inoxidable u otros materiales, sirven de sustrato para la vegetación. Pueden incorporar sistemas de riego.
- Hormigón vegetal, los poros del hormigón sirven de sustrato a la vegetación. Se humedece con un sistema de tuberías y aspersores vistos.
- Sistemas a base de plantas trepadoras, en los que pueden emplearse enrejados para favorecer el crecimiento y fijación de las plantas.
En la actualidad existen diferentes proyectos de investigación que tienen como objetivo la obtención de modelos teóricos y la cuantificación de las mejoras proporcionadas por este tipo de fachadas.
Durante los próximos años veremos un creciente empleo de fachadas vegetales ya que constituyen una excelente alternativa para una arquitectura más ecológica y sostenible.
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