Anturi Eficiencia Energetica con Sensores

Estudio de eficiencia energética en

edificios utilizando sensores inalámbricos

Anturi Technology S.L.

Enero 2011

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Anturi Technology S.L. – http://anturitech.com

Estudio de eficiencia energética en edificios utilizando sensores inalámbricos 2

1 Definición del trabajo

Auditoría y estudio completo de eficiencia energética utilizando redes de sensores

inalámbricos.

1.1 Antecedentes

Identificación del problema: Uso ineficiente de los recursos. “Los edificios son

responsables de un 40% o un 45% del uso de energía en España. Sin embargo, este gasto

podría reducirse entre un 20% y un 50%” Según asegura Peter Sweatman, consejero delegado

de Climate Strategy & Partners, consultora especializada en este campo.

Cuantificación: Se va a realizar un estudio completamente nuevo que permita

cuantificar la eficiencia del uso de los recursos y los puntos de mejora.

1.2 Fuentes de información

Las distintas administraciones públicas se están volcando en proyectos de ahorro y

eficiencia energética tal y como muestran los distintos planes de actuación emprendidos por

La Unión Europea, El Gobierno de España y la Junta de Andalucía

Plan de acción para la eficiencia energética en la Unión Europea (2007-2012):

http://europa.eu/legislation_summaries/energy/energy_efficiency/l27064_es.htm

Plan de Acción 2008-2012 de la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España:

http://www.idae.es/index.php/mod.pags/mem.detalle/relcategoria.1127/id.67/relmenu.11

Programa de Incentivos para el desarrollo energético sostenible de Andalucía 2009-

2014:

http://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/agenciadelaenergia/nav/com/contenido.jsp?pag=

/contenidos/incentivos/incentivos_09&id=2

http://europa.eu/legislation_summaries/energy/energy_efficiency/l27064_es.htm

http://www.idae.es/index.php/mod.pags/mem.detalle/relcategoria.1127/id.67/relmenu.11

http://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/agenciadelaenergia/nav/com/contenido.jsp?pag=/contenidos/incentivos/incentivos_09&id=2

http://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/agenciadelaenergia/nav/com/contenido.jsp?pag=/contenidos/incentivos/incentivos_09&id=2



Real Decreto 1826/2009, de 27 de noviembre, por el que se modifica el Reglamento de

instalaciones térmicas en los edificios, aprobado por Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio:

http://www.mityc.es/energia/desarrollo/EficienciaEnergetica/RITE/Reglamento/RD_1

826-2009_mod_RD_1027-2007.pdf

1.3 Definición

Auditoria y estudio de eficiencia energética utilizando distintos instrumentos

avanzados de medición, como redes de sensores inalámbricos para medir en tiempo real el

consumo eléctrico y los niveles de confort, tales como: temperatura, humedad y luminosidad.

De ser necesario se podrían utilizar distintas herramientas adicionales para la toma de datos

de flujo térmico, detección y documentación de patologías energéticas, medición de

estanqueidad e infiltraciones de edificación existente. Estos datos servirán para contrastar el

enfoque.

1.4 Objetivos perseguidos

El precio de la energía eléctrica ha subido un 9,8% en enero de 2011 y el precio del gas

un 3,9%. Desde el punto de vista económico, un ahorro en gasto energético conlleva la

reducción correspondiente en los gastos de la factura eléctrica. Además se reduce el impacto

medioambiental y se promueve la sostenibilidad y el aprovechamiento de los recursos.

Los sistemas de gestión energética permiten importantes ahorros. La implantación de

un Sistema de Gestión Energética en una empresa en base a la norma UNE EN 16001 puede

conseguir reducciones en torno al 20% sobre el consumo eléctrico de iluminación y en

climatización permite alcanzar ahorros de hasta el 25%.

El objetivo de este proyecto es realizar un estudio de eficiencia energética en un

edificio, haciendo uso de tecnologías basadas en redes de sensores inalámbricos para obtener

datos en tiempo real que sirvan para determinar el uso de los recursos energéticos en dicho

edificio, así como la posibilidad de llevar a cabo medidas que permitan un uso más eficiente de

los recursos.

http://www.mityc.es/energia/desarrollo/EficienciaEnergetica/RITE/Reglamento/RD_1826-2009_mod_RD_1027-2007.pdf

http://www.mityc.es/energia/desarrollo/EficienciaEnergetica/RITE/Reglamento/RD_1826-2009_mod_RD_1027-2007.pdf



1.5 Contenido y alcance del proyecto. Resultados previsibles

Se va a realizar un estudio completo de eficiencia energética del edificio mediante un

análisis pormenorizado del uso de sus recursos así como la identificación de una serie de

mejoras junto con el nivel de ahorro que supondrían si se llevasen a cabo.

Al finalizar el estudio tendremos un análisis completo describiendo el uso actual de los

recursos, lo que nos permitirá proponer una serie de medidas para mejorar la eficiencia

energética del edificio, aportando el análisis de dichas medidas, su impacto en la factura de la

luz y tiempo de amortización para cada una de ellas.

1.5.1 Los objetivos principales del estudio son los siguientes

Obtener datos sobre consumos, costes de energía y de producción para mejorar el

entendimiento de los factores que contribuyen a la variación de los índices energéticos

de las instalaciones consumidoras de energía.

Obtener los balances energéticos de las instalaciones consumidoras de energía.

Identificar las áreas de oportunidad que ofrecen potencial de ahorro de energía.

Determinar y evaluar económicamente los volúmenes de ahorro alcanzables y las

medidas técnicamente aplicables para lograrlo.

Redactar un proyecto de reforma para que tras su ejecución el edificio pase a ser

calificado energéticamente como A, mediante el programa Calener.

Realizar mediciones una vez ejecutada la obra para comprobar los resultados previstos

a priori.

Comparar los resultados del mismo modelo en el programas informático EnergyPlus

(programa de simulación energética de edificios del departamento de energía de

EEUU), verificándolos con las tomas de datos reales.



2 Aspectos innovadores y justificación del proyecto

2.1 Grado de innovación

El estudio de eficiencia energética se apoyará en el uso de redes de sensores

inalámbricos para medir niveles de confort dentro del edificio (humedad, temperatura y

luminosidad), el consumo eléctrico en tiempo real, así como una descomposición de estos

consumos según su uso (climatización, equipos, iluminación...). De esa manera se pueden

buscar medidas determinadas de ahorro de energía que disminuyan estos consumos, obtener

de manera detallada las necesidades energéticas para alcanzar unos niveles de confort

óptimos y conseguir una auditoría mucho más ajustada a la realidad.

La realización de un proyecto de este calado sólo se conoce dentro de un nuevo marco

en el que las administraciones públicas están apostando por ceder el control de sus edificios en

materia energética a un gestor de carácter privado (Empresas de Servicios Energéticos –ESEs-).

2.2 Justificación

Se estima que si se llevan a cabo las medidas propuestas se puede ahorrar hasta un

30% en la factura eléctrica de los edificios analizados. Además esta actuación conllevará una

reducción del impacto medioambiental desde el punto de vista de las emisiones de CO2. El

proyecto tiene un carácter pionero y muy innovador, pero a su vez tiene la ventaja de que

puede ser replicado en edificios de similares características ya sean de entidades públicas o

privadas.



3 Plan de trabajo

El estudio de eficiencia energética consistirá, de manera general, en las siguientes

etapas:

1. Estudio de la situación actual.

2. Simulación energética con Calener y EnergyPlus.

3. Utilización de distintos dispositivos de medición y toma de datos del edificio.

4. Desarrollo de la auditoría energética.

5. Análisis para la mejora del comportamiento del edificio.

6. Realización de las mejoras proyectadas.

7. Nueva toma de datos y comprobación de los resultados obtenidos.

8. Conclusiones e informe final.

Gráfico 1: Análisis de las etapas



3.1 Etapas

Las actividades necesarias dentro de cada una de las etapas, y su duración prevista

aproximada es la siguiente:

• Estudio de la situación actual (Duración estimada: 3 semanas)

Entrevista con los responsables y recogida de información relacionada con el

edificio.

Realizar cuestionarios a los usuarios, ocupantes del edificio y al personal de

mantenimiento. Nos dará información sobre los aspectos estudiados, el confort

térmico y la calidad ambiental del edificio.

Planificación de la auditoría. Se realiza un plan de trabajo lo más completo posible,

se prevé la instrumentación que puede hacer falta, posibles imprevistos que

puedan surgir, así como las distintas alternativas a seguir en función de los

resultados que se vayan obteniendo.

• Calificación energética con los programas informáticos (Duración estimada: 2

semanas)

Estudio de las características constructivas del edificio, toma de datos in situ.

Estudio de los sistemas consumidores de energía dentro del edificio.

Informe preliminar. Se analizan todas las informaciones obtenidas hasta el

momento y se elabora un informe de la calificación energética del edificio usando

la herramienta CALENER.

Despliegue de la redes de sensores inalámbricos para medir niveles de confort y

consumo eléctrico (Duración estimada: 2 días)

Análisis de la topología de la red de sensores a utilizar.

Conectar los medidores energéticos y sondas ambientales inalámbricas para medir

el consumo eléctrico y los niveles de confort actuales.



Instalación de la herramienta que nos permitirá visualizar y analizar la información

en tiempo real a través de la web.

Toma de datos de los niveles de confort y consumo eléctrico (Duración estimada:

Dependerá de la duración de la auditoría y de la cantidad de datos necesarios)

Desarrollo de la auditoría energética (Duración estimada: 3 semanas)

Realización de un modelo del edificio utilizando la herramienta informática EnergyPlus, teniendo en cuenta los datos recogidos en anteriores etapas.

Desarrollo del modelo.

Simulación.

Ajustes del modelo utilizando los datos recogidos por los sensores.

Análisis para la mejora del comportamiento del edificio (Duración estimada: 2 semanas)

Propuesta de una serie de mejoras que den solución a los problemas o

comportamientos incorrectos que se hayan observado en el edificio o en sus

instalaciones en base a los resultados obtenidos.

Viabilidad de las mejoras. Se realiza un estudio completo de cada una de las

medidas propuestas determinando el ahorro previsto, el coste económico y el

tiempo de amortización.

Realización de las mejoras proyectadas (Duración estimada: Dependerá de las mejoras que se lleven a cabo)

Se realizarán las mejoras incluidas en el informe final, siguiendo un orden de

menor a mayor tiempo de retorno de la inversión para cada una.

Se volverá a medir con los sensores para comprobar si se está obteniendo el

resultado esperado de cada una de las mejoras.

Nueva toma de datos y comprobación de los resultados obtenidos (Duración estimada: 1 semana)



Conclusiones e informe final (Duración estimada: 2 semanas)

Elaboración de un informe que contenga todas las informaciones que se hayan

obtenido a lo largo del estudio.

TIEMPO MÍNIMO DE DURACIÓN DEL PROYECTO: 13 SEMANAS, además del tiempo

necesario para la recogida de datos y la implementación de las mejoras proyectadas.



4 Materiales necesarios

Para la realización del proyecto son necesarios los siguientes medios materiales:

4.1 Software

EnergyPlus: Para la auditoría energética.

Calener: Para la calificación energética.

Software web: Muestra y análisis de los resultados capturados por los sensores en

tiempo real.

4.2 Equipos

Concentradores: Recogida de la información proveniente de los dispositivos

inalámbricos.

Sondas inalámbricas: Para la medición de temperatura, luz, humedad…

Analizadores de red: Para la obtención de los consumos eléctricos en tiempo real.

Y adicionalmente se pueden utilizar los siguientes equipos:

Cámara termográfica: Detección y documentación de pérdidas térmicas y patologías

energéticas.

Equipo para test de infiltraciones (blowerDoor): Para medir de acuerdo a la norma EN

13829 las infiltraciones de aire y energía en la envolvente térmica de la edificación.

Equipo para el cálculo no invasivo de flujo térmico, transmitancia térmica de las

soluciones constructivas in situ según la norma DIN 4108.



Analizador de gases de combustión: Mide, o calcula, los diferentes parámetros que

intervienen en la combustión de un determinado equipo consumidor de combustible:

caldera, horno...

Caudalímetro: Miden el caudal de fluido que circula por una tubería.

Otros equipos de medida: Dependiendo del alcance de la Auditoría Energética, para el

estudio exhaustivo de las condiciones ambientales y de funcionamiento de las

instalaciones, pueden precisarse sondas de temperatura ambiente y de fluidos (aire y

agua) en conductos, anemómetros y caudalímetros, sondas de presión estática y

dinámica (tubo Pitot), pirómetros ópticos, etc

4.3 Información necesaria

Para realizar la auditoría energética se requiere cierta información sobre el edificio y

los hábitos de trabajo desarrollados en el mismo. La información necesaria sería la siguiente:

Información sobre la naturaleza constructiva y espacial del edificio, con el objetivo de

conocer el comportamiento térmico de sus envolventes.

Facturaciones de los diversos consumos que se producen en su interior: Combustibles,

electricidad y agua.

Régimen de uso del edificio (niveles y horarios de ocupación) así como sus condiciones

ambientales, instalaciones y cantidad de equipos encendidos.

Para obtener esta información necesitamos la siguiente documentación:

Planos del edificio (de plantas, alzados y secciones, secciones constructivas y esquemas

eléctricos).

Datos geométricos del edificio: Año de construcción, superficie útil, superficie

acondicionada, orientación, materiales de construcción de suelos, muros y cubierta,

entorno.

Huecos: Tipos de vidrios, protecciones y sombras.



Generadores: Equipos de generación de energía térmica, potencia y rendimiento.

Equipos de transporte: Bombas…

Iluminación: Inventario de instalaciones, tipo de instalaciones y horario de uso.

Unidades terminales: Equipos, potencia, potencia de ventiladores, recuperación del

calor…

Instalaciones renovables: Energía solar térmica, fotovoltaica y de cogeneración.

Consumo: Facturas de consumo de electricidad, combustibles…

Más información en: http://anturitech.com

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