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INFORME TÉCNICO

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA ENERGÍA (ITE) Centro Tecnológico CT nº 74

Página 1 de 35 Fecha emisión: 11/12/20014

Domicilio Social Campus de la U.P.V. Edificio Institutos 2 Camino de Vera, s/n Valencia

Sede Central Contabilidad, facturas, correspondencia Parque Tecnológico de Valencia Av. Juan de la Cierva, 24 46980 Paterna (Valencia)

Tel.: +34 96 136 66 70 Fax: +34 96 136 66 80 www.ite.es · [email protected] Rev. 0

INFORME

E2.2. Desarrollo de herramienta tecnológica REGEENER

REcurso de GEstión de activos ENERgéticos para sector servicios, industrial y terciario.

REGEENER

Autor: Instituto Tecnológico de la Energía (ITE)

Dirección: Avda. Juan de la Cierva 24 (Parque Tecnológico de Valencia)

Ciudad: Paterna (Valencia) C.P.: 46980 País España

Este informe se compone de 35 páginas.

Financiado por:

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mailto:[email protected]

E.2.2 REGEENER INFORME TÉCNICO






ÍNDICE

1. Características generales ........................................................................................................................... 3

1.1 Garantías ............................................................................................................................................. 3

1.2 Observaciones importantes ................................................................................................................ 3

2. Objeto del documento y alcances. ............................................................................................................. 4

3. Herramienta REGEENER: Desarrollo ........................................................................................................... 4

3.1 Módulos desarrollados ........................................................................................................................ 4

3.1.1 Controlador energético ............................................................................................................... 4

3.1.2 Módulo de comunicaciones controlador – plataforma de gestión (nube) ................................. 5

3.1.3 Plataforma de gestión (nube) ...................................................................................................... 6

3.1.4 Interfaz web ................................................................................................................................. 7

3.1.5 Testeo de los módulos desarrollados .......................................................................................... 8

3.2 Aplicación REGEENER ........................................................................................................................ 14

3.3 Plantillas de cálculo de mejoras energéticas ..................................................................................... 28

3.3.1 Plantilla de mejora de aire comprimido: desconexión aire comprimido. ................................. 28

3.3.2 Plantilla de mejora de aire comprimido: fugas aire comprimido. ............................................. 29

4. Conclusión.............................................................................................................................................. 35

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1. Características generales

1.1 Garantías

El Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) garantiza la fidelidad de los datos que aparecen en este informe como resultado de los trabajos realizados y en las condiciones que se indican.

El ITE garantiza la confidencialidad de su actuación en todo lo referente a los resultados obtenidos. Todos los datos referentes al trabajo realizado serán tratados de manera confidencial.

1.2 Observaciones importantes

1. Se autoriza la reproducción de este informe, siempre que el resultado sea una copia fiel del original y se realice de forma completa.

2. Este informe no podrá ser modificado ni reproducido parcialmente sin autorización por escrito expresa del ITE.

3. Este informe sólo se refiere a los trabajos solicitados que se reflejan en este documento.

4. Este informe, por sí mismo, no constituye o implica, en manera alguna una aprobación del producto o servicio resultante, por el ITE, por un organismo de certificación o por cualquier otro organismo.

5. Este informe o parte del mismo no será utilizado por el cliente, o por alguien autorizado por el cliente, con fines promocionales o publicitarios, cuando el ITE considere improcedente tal utilización.

6. La fidelidad de los datos que explícitamente aparezcan en este informe, como exhibidos por el peticionario, es responsabilidad única de éste.

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2. Objeto del documento y alcances.

El presente informe contiene los resultados del trabajo del entregable E2.2. del paquete de trabajo PT2 ‘Desarrollo REGEENER como herramienta tecnológica de mejora energético - productiva’ perteneciente a la actividad 4, ‘act. 4 REcurso de GEstión de activos ENERgéticos para sector servicios, industrial y terciario. Acrónimo REGEENER’ del plan de actividades de carácter no económico del Instituto Tecnológico de la Energía para 2014 (PROMECE).

3. Herramienta REGEENER: Desarrollo

3.1 Módulos desarrollados

3.1.1 Controlador energético

En este apartado se describe el controlador energético, por ser uno de los módulos que primero se van a desarrollar en la continuidad del proyecto.

El activo energético en base del cual va a ser desarrollado es la climatización. Se explica en el punto 3.2. Activo energético: climatización el por qué se ha escogido en primer lugar este activo. Como ya se citó en el entregable anterior (E2.1.) el escenario de aplicación es el Sector Servicios, concretamente, un supermercado.

Cada máquina de climatización cuenta con un controlador a través del cual se posibilita el control de la máquina. Las funciones generales se describieron en el entregable anterior (E2.1. Diseño herramienta tecnológica REGEENER). No obstante se citan a continuación:

- Integrar señales / datos de medida de energía.

- Integrar señales / datos de entorno o estados.

- Procesado de señales o información obtenida por medio de protocolos de comunicaciones.

- Centralizado y guardado de información de manera segura y robusta, ya desde nivel de planta.

- Programación de funcionalidades de actuación y secuencias de funcionamiento.

- Conectividad y comunicación robusta con sistema en la nube.

- Habilitar otras posibilidades de adaptación y ampliación del sistema: más puntos de medida, otro tipo de medidas, otro tipo de funcionalidades, conectividad con otros equipos de visualización, etc.

Incluyendo, además, las funciones específicas que permiten los controladores locales:

- Se posibilita el encendido y apagado de la máquina (ON/OFF), para lo cual se cuenta con actuadores.

Éstos son los encargados de accionar las cargas, en la mayoría de los casos a través de contactores. Por seguridad extrema, la instalación siempre consta de interruptores by-pass que permiten un accionamiento manual de las cargas como se realizaba de forma anterior a la instalación del sistema. Ello permite de igual manera que en operaciones de mantenimiento la instalación continúe teniendo servicio.

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- Es posible ajustar la temperatura de consigna

- Se permite la programación del modo de funcionamiento de las máquinas

- Se posibilita el control de los ventiladores y extractores de la instalación

Con objeto de cumplir estas funcionalidades se emplean diversas tecnologías presentes en el mercado con objeto de ajustarse de manera óptima a las características específicas de cada sistema (interfaces digitales, infrarrojos, control directo, etc.).

Las características del controlador (número de entradas digitales, número de salidas digitales, puertos disponibles, capacidad de programa, capacidad de memoria de datos) fueron presentadas en el entregable anterior. Todos los controladores locales dispondrán de las mismas características.

Mediante los Controladores locales se obtienen datos relevantes de operación y/o consumo, así como ambientales, para poder disponer de ellos en un sistema tecnificado de muestra y almacenamiento de información, de manera segura y estructurada según las necesidades.

Puerto de comunicación RS-485 y puerto de comunicación RS-232

Con la finalidad de automatizar el proceso productivo e integrar los datos energéticos correspondientes en la “Plataforma de Gestión” permitiendo la gestión energética y estructuración de la información energética, el sistema integra un puerto de comunicación aislado RS-485 por medio del cual se unifican y adquieren los datos de los equipos de medida, sensores, etc.

Este puerto de comunicación es programable soportando la implementación de protocolo serie a medida, con lo cual se garantiza totalmente la posibilidad de integrar cualquier tipo de equipo de medida normalizado del mercado y ampliar así las posibilidades del propio sistema.

Por otro lado, por medio del puerto de comunicación RS232 con capacidad de programación y envío de datos a medida, se realiza la integración de las comunicaciones de larga distancia y acceso remoto al sistema para su telegestión.

3.1.2 Módulo de comunicaciones controlador – plataforma de gestión (nube)

Como ya se comentó en el entregable E2.1 “Diseño herramienta tecnológica REGEENER” aguas arriba de los controladores locales se plantea el uso de un equipo de transmisión de datos inalámbrico de largo alcance. Este equipo habilita el envío y recepción de datos y comandos desde el controlador en campo a la infraestructura de monitorización en la plataforma de gestión o nube. Se propone comunicar los controladores e infraestructura en la nube por medio de comunicaciones GPRS.

Se ha escogido GPRS y no otra tecnología por ser la que mejor se adapta a la arquitectura planteada. las ventajas que presenta de cara al usuario se detallan:

• Característica de "Always connected": un usuario GPRS puede estar conectado todo el tiempo, puesto que no hace uso de recursos de red hasta que transmite.

• Tarificación por volumen de datos transferidos, en lugar de por tiempo.

• Coste nulo de establecimiento de conexión a la red GPRS, frente a los quantum de conexiones existentes actualmente en GSM.

• Mayor velocidad de transmisión. En GSM sólo se puede tener un canal asignado (un "timeslot"), sin embargo, en GPRS, se pueden tener varios canales asignados, tanto en el

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sentido de transmisión del móvil a la estación base como de la estación base al móvil. La velocidad de transmisión aumentará con el número de canales asignados. Además, GPRS permite el uso de esquemas de codificación de datos que permiten una velocidad de transferencia de datos mayor que en GSM.

• Modo de transmisión asimétrico, más adaptado al tipo de tráfico de navegación html o wml (un terminal GPRS 4+1 (4 slots downlink y 1 uplink) tendrá cuatro veces mayor capacidad de transmisión de bajada que de subida).

3.1.3 Plataforma de gestión (nube)

La plataforma de gestión de la nube es el módulo encargado de almacenar los datos recogidos a través de los controladores (guardados en base de datos MySQL) y de gestionar todas las conexiones con los controladores pertenecientes a las instalaciones. Además, este módulo permite obtener los datos históricos y en tiempo real en formato texto (JSON) accesible desde una aplicación externa utilizando una arquitectura REST.

Arquitectura REST

La arquitectura REST hace uso del protocolo HTTP cumpliendo con una serie de puntos:

• Arquitectura basada en cliente-servidor: Consiste en una separación clara entre los dos agentes básicos en un intercambio de información (cliente y servidor). Estos dos agentes deben ser independientes entre sí, lo que implica una flexibilidad elevada.

• Stateless: El servidor no almacena datos para mantener el estado del mismo. • Cacheable: El sistema no fuerza al cliente a saber por qué capas se tramita la información. • Interfaz uniforme: Simplifica el protocolo y aumenta la escalabilidad del sistema.

La siguiente figura muestra un esquema de bloques del intercambio de datos entre cliente y servidor:

Figura: Intercambio de datos Cliente-Servidor mediante arquitectura REST. Fuente ADWE

El servidor REST contiene:

• URI del recurso: Dirección web para dar acceso a un determinado método definido.

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• Tipo de representación del recurso: Respuesta con cabecera indicando el tipo del contenido de la respuesta. Normalmente se utiliza JSON, XML o TXT.

• Operaciones: Soporta distintos tipos de operaciones que puede ser GET, PUT, POST, DELETE, UPDATE, entre otros.

• Estado: Mensaje con información del estado de la respuesta que puede ser OK (Código 200), No Content (Código 204), Bad Request (Código 400), entre otros.

La siguiente figura muestra el esquema de una respuesta de datos utilizando la arquitectura REST:

Figura:Esquema del intercambio de datos mediante Petición-Respuesta mediante arquitectura REST. Fuente ADWE

Formato de la respuesta (JSON)

JSON es un formato ligero para intercambio de datos. Es un formato de texto completamente independiente del lenguaje sobre el que se utiliza permitiendo el intercambio de información entre diferentes tecnologías.

JSON está constituido por dos estructuras universales soportadas por todos los lenguajes de programación orientados a objetos:

• Colección de pares de nombre-valor. • Una lista ordenada de valores.

Por tanto, para el desarrollo de la plataforma de gestión de la nube se hace uso de la programación en .NET basándose en el lenguaje de programación C#. Este lenguaje permite la integración de librerías específicas que permiten hacer uso de la arquitectura REST (http://restsharp.org/) y serialización de datos en formato JSON (http://www.newtonsoft.com/json/).

3.1.4 Interfaz web

Para la representación de los datos almacenados de los dispositivos, es necesaria la utilización de una plataforma capaz de mostrar todos los datos tratados por los diferentes módulos existentes en el sistema y que además sean fácilmente interpretables.

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Haciendo uso del protocolo de intercambio de datos a través de la arquitectura REST (explicado en el párrafo anterior), a partir de una URI y una operación se obtiene como respuesta un estado y un recurso.

La representación de los datos se realiza a través de una página web, programada en diferentes lenguajes de programación, orientados de manera distinta según si finalidad de uso:

• Diseño web (Interfaz): Se ha utilizado HTML para la maquetación del sitio web y CSS para la aplicación de los estilos visuales.

• Variables de servidor: Para la obtención de las variables del servidor web, tales como fecha y localización, se ha hecho uso de programación PHP.

• Arquitectura de cliente REST: Se ha utilizado programación PHP para realizar las peticiones bajo arquitectura REST utilizando funciones propias que permiten realizar el intercambio de datos.

• Actualización de variables: La actualización de los valores en los formularios de manera dinámica se ha programado en Javascript y jQuery. Estos lenguajes permiten actualizar de manera dinámica realizando peticiones en segundo plano, sin alterar el manejo principal del sitio web. Para realizar las peticiones en segundo plano, se ha hecho uso de AJAX (Asynchronous Javascript and XML).

El diseño en detalle de la aplicación web se describe en el siguiente apartado “3.2 Aplicación REGEENER”.

3.1.5 Testeo de los módulos desarrollados

A lo largo del desarrollo del sistema, para verificar el funcionamiento de cada uno de los módulos desarrollados, se han llevado a cabo una serie de pruebas para poder garantizar que el intercambio de información entre los distintos se realiza de manera correcta. Para ello se ha ido comunicando con los diferentes módulos forzando el envío de los datos haciendo uso de las herramientas necesarias para validar el intercambio de información.

El esquema de este apartado del entregable, sigue el mismo orden que se ha conformado en la explicación de los diferentes módulos (apartado “3.1 Módulos desarrollados”):

Controlador energético

El controlador energético almacena en su memoria interna los datos energéticos definidos para su monitorización, las siguientes figuras muestran un ejemplo de los datos que almacenan los controladores:

Figura:Datos almacenados en la memoria del controlador que pertenece al módulo de alumbrado

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Figura:Datos almacenados en la base de datos del controlador que pertenece al módulo de industria

Con estos resultados observamos que los datos de los analizadores se guardan correctamente en los controladores.

Haciendo uso de los datos almacenados en los controladores, ya sea en su memoria como en su base de datos, vamos a proceder a testear los siguientes módulos.

Módulo de comunicaciones controlador-plataforma de gestión (nube)

Para llevar a cabo las pruebas de comunicaciones entre el controlador y la plataforma de gestión. En primer lugar, se comunica directamente con el dispositivo realizando un “ping” al mismo, así podemos comprobar que el equipo es visible por el controlador y existe una interacción pregunta-respuesta entre ambos sistemas. En segundo lugar, se establece conexión TCP punto a punto para comprobar que la respuesta del equipo se corresponde a la petición que se realiza por parte de la plataforma de gestión.

La siguiente figura muestra un ejemplo de las pruebas que se ha realizado al controlador que pertenece a la monitorización de la parte de alumbrado.

Figura:Pruebas de comunicación hacia el controlador (alumbrado)

1

2

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La información que se encuentra en el recuadro de color morado (1), contiene los mensajes de comunicación que pertenecen a la prueba de comunicación.

La información que se encuentra en el recuadro de color naranja (2), contiene los mensajes del establecimiento de conexión TCP (primeros mensajes de color verde), la pregunta del sistema (caracteres de color rosa), la respuesta (caracteres de color negro) y desconexión (últimos mensajes de color verde).

La siguiente figura muestra la misma prueba realizada atacando al controlador que pertenece a la monitorización de la parte de industria.

Figura: Pruebas de comunicación hacia el controlador (industria)

Habiendo realizado las mismas pruebas y siguiendo la misma secuencia de colores que en el caso anterior, se tienen los resultados que pertenecen controlador de monitorización de la parte de industria.

Plataforma de gestión

Las pruebas que forman parte de esta sección se basan en la definición de los diferentes sistemas en la base de datos de la plataforma de gestión y su correspondencia con las variables almacenadas.

Como ejemplo, la siguientes figuras muestra la definición de los distintos controladores en la base de datos de la plataforma de gestión. Esta tabla contiene información acerca de los identificadores que utiliza cada controlador para poder relacionarse con todas las tablas que contengan el mismo identificador.

Ejemplo de definición del controlador (alumbrado)

Figura: Ejemplo de definición del controlador (industria)

1

2

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Una vez están definidas las tablas que contienen la información de los controladores, la siguientes figuras muestran gráficamente las definiciones de estructuras de datos que mantienen los equipos dependiendo recogen las medidas a partir de analizadores monofásicos o trifásicos.

Figura: Ejemplo de estructura de datos del controlador utilizando un analizador monofásico

Figura: Ejemplo de estructura de datos del controlador utilizando un analizador trifásico

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Interfaz web

Por último, queda explicar las pruebas que se han realizado para obtener los datos desde la plataforma de gestión a la interfaz web. Como el desarrollo de la aplicación hace uso de servicios web basados en una arquitectura REST (servidor REST), las pruebas se han realizado utilizando una herramienta que cubre las funciones de un cliente REST.

La siguiente figura muestra un ejemplo de petición de datos en tiempo real al concentrador que contiene el analizador de redes conectado a la red de alumbrado.

Figura: Ejemplo de recepción de datos del controlador utilizando servicios web

Los datos recibidos forman parte de la respuesta que genera el servicio web, en el cuerpo de la respuesta se observa que ésta está formateada mediante un objeto JSON donde la estructura definida contiene la información recogida por el controlador con analizador monofásico mostrando el nombre de la variable junto al valor que corresponde a dicha variable.

Para finalizar este apartado referente a la interfaz web, solamente queda probar todos los módulos en su conjunto. Para ello se han comparado los datos que contiene el concentrador, con la respuesta que genera

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el servicio web y que se muestran a través de la interfaz web. De esta manera podemos comprobar totalmente la aplicación entera, observando cómo fluye la transferencia de datos entre los distintos modulos que conforman el sistema. La siguiente figura muestra en detalle un ejemplo gráfico de la correspondencia entre los datos recogidos por el controlador, tratados por el servicio web y mostrados a través de la interfaz web. Además se puede observar cómo tratan la información los diferentes módulos mencionados.

Figura: Datos en memoria del controlador

Figura: Visualización de datos a través de la interfaz web

Figura: Recepción de datos del controlador utilizando servicios web

Las figuras anteriores contienen recuadros de diferentes colores cuyo objetivo principal se centra en resaltar ciertos valores representativos que nos permiten comparar los datos entre todos los módulos. Observamos que cada color se repite tres veces, perteneciendo cada uno de ellos a los diferentes módulos mencionados (controlador, plataforma de gestión e interfaz web). Para este caso, el color azul representa los valores de tensión, los colores naranja, verde y morado representan los valores de energía activa, energía reactiva inductiva y energía reactiva capacitiva, respectivamente.

Una vez comprobado que los datos mostrados por todos los módulos del sistema se corresponden, pueden darse por finalizados los tests habiendo obtenido resultados favorables a lo largo de todo el desarrollo.

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3.2 Aplicación REGEENER

En este apartado se muestran las principales características de las aplicaciones de la plataforma REGEENER , necesarias para la adecuada gestión de los diferentes activos energéticos monitorizados en los diferentes escenarios de uso: sector servicios, industrial y residencial.

Aplicaciones específicas para cada activo energético y escenario de uso:

Sector SERVICIOS

Escenario ALUMBRADO PÚBLICO

Activos energéticos ILUMINACIÓN

A continuación se describen las pantallas de la aplicación orientada a la monitorización y gestión de instalaciones de alumbrado público. Se incluyen algunas imágenes de ejemplo tanto de los diseños como de los resultados finalmente desarrollados.

Pantalla de programación

Esta pantalla permite la programación de las horas de encendido y apagado de las luminarias por cuadro de mando. También permite establecer una programación general para el conjunto de todos los cuadros de mando gestionados por la aplicación para un municipio o zona.

El programador tendrá en cuenta el horario crepuscular (orto/ocaso) adaptado a la latitud, el ajuste horario invierno/verano, la realización de ajustes sobre el horario crepuscular y la introducción de cambio eventuales en los horarios de encendido-apagado.

Figura: Pantalla de programación

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Pantalla de gestión de información mediante sinóptico

Esta pantalla permite visualizar el estado y localización global de todos los CM telegestionados por el sistema, acceder a los diferentes CM, y visualizar información general de interés para el usuario (consumos, alertas).

Se muestra el plano del municipio/zona donde se sitúan los diferentes cuadros de mando monitorizados, así como el estado en el que se encuentran: verde (encendido), rojo (apagado), amarillo (anomalía), y se muestra información de interés sobre los cuadros al seleccionarlos.

Pantalla de monitorización de parámetros eléctricos

Esta pantalla ofrece información sobre diferentes parámetros eléctricos monitorizados por los analizadores en cada uno de los CM: tensión, corriente, potencia activa, potencia reactiva, factor de potencia, frecuencia, energía… Se muestran los valores totales y por fase.

La información de las diferentes variables se visualiza mediante tabla de datos y gráficos.

Pantalla de visualización de información energética e indicadores

Esta pantalla permite visualizar información referente al consumo energético de la instalación de iluminación (general o por cuadro).

Mediante un gráfico de columnas se muestra la evolución del consumo de energía durante el periodo de tiempo seleccionado (día, semana, mes) y debajo de este se muestra otro gráfico similar donde se muestra la información referente al periodo inmediatamente anterior al seleccionado (día anterior, semana anterior o mes anterior), para poder establecer comparaciones.

Se muestran asimismo indicadores de rendimiento energético de la instalación de alumbrado.

Pantalla de visualización de anomalías y alertas

Esta pantalla permite visualizar información referente a anomalías detectadas en la instalación de iluminación (general o por cuadro), mostrándose avisos que alerten al usuario de dichos problemas.

Las alertas se definirán previamente en la aplicación y se comprobará continuamente el estado de los requerimientos definidos, mostrando un aviso en caso de anomalías.

Pantalla de planificación y mejora energética

Esta pantalla permite observar la planificación energética para un periodo temporal máximo de 1 año, y ajustarla según objetivos de mejora energética.

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A continuación se muestran algunas de las pantallas finales desarrolladas:

Figura: Pantalla de programación Figura: Pantalla de parámetros eléctricos

Figura: Pantalla de visualización energética Figura: pantalla de gestión en sinóptico

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Figura: Pantalla de avisos Figura: pantalla de histórico de alertas

Figura: Pantalla de planificación MMEE

Sector SERVICIOS

Escenario SUPERMERCADOS

Activos energéticos CLIMA, ILUMINACIÓN, FRÍO, OTROS.

A continuación se muestra el desarrollo del diseño de las principales pantallas de la herramienta para supermercados:

Pantalla de reparto de consumos de la instalación.

En la primera pantalla se representa el consumo energético diario (semanal o mensual) del supermercado dividido por instalaciones. Para ello, se utilizará un gráfico de sectores y una gráfica de la curva de carga en la que se desagregan cada uno de los consumos de las instalaciones.

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Figura: Pantalla de reparto de consumos por instalación.

Pantalla de definición de la instalación.

Una vez mostrada la información de consumo de cada una de las instalaciones que consumen energía en el supermercado se pueden mostrar los indicadores energéticos y de mantenimiento para cada una de las instalaciones. Para ello será necesario seleccionar el botón de la instalación a consultar (climatización, producción frío, iluminación, otros).

Seguidamente, aparecerá una pantalla en la que se seleccionarán los elementos que componen la instalación a consultar. Para cada uno de los componentes habrá que seleccionar el número de elementos que hay en la instalación y las principales características de cada uno de ellos.

A continuación se muestra un ejemplo de la definición de la instalación de climatización:

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Figura: Pantalla de definición de la instalación.

Figura: Pantalla de definición de la instalación.

Pantalla de visualización de indicadores.

Se visualizarán todos los indicadores calculados para conocer el estado de la instalación. Además se representarán históricos de estos KPIs para saber la evolución del comportamiento de la instalación.

Sector INDUSTRIA

Escenario PLANTA INDUSTRIAL_ EJEMPLO AZULEJERA

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Activos energéticos GENERAL PLANTA

A continuación se describen las pantallas de la aplicación orientada a la monitorización y gestión de consumos energéticos e indicadores de rendimiento en plantas industriales, se ha tomado como ejemplo base una industria azulejera. Se incluyen algunas imágenes de ejemplo tanto de los diseños como de los resultados finalmente desarrollados.

Pantalla de monitorización energética

La pantalla de monitorización permite visualizar los siguientes parámetros eléctricos instantáneos, procedentes tanto del dispositivo de medida general de la planta (CGBT), como de las áreas o equipos específicos que sean monitorizados, y que pueden seleccionarse mediante el menú desplegable superior.

Asimismo, se muestra el histórico de datos de acuerdo a la selección de fechas y parámetros. La evolución de los valores durante el periodo seleccionado se visualiza mediante un gráfico líneas y tabla de datos.

Pantalla de suministros energéticos

Esta pantalla permite analizar la distribución de consumos de energía entre las distintas áreas, procesos o equipos monitorizados en la planta. Para ello muestra el reparto de la demanda instantánea mediante un diagrama de sectores, y la evolución de las diferentes curvas de carga mediante una curva agregada de consumo.

Pantalla de indicadores de eficiencia energética

Esta pantalla muestra diferentes indicadores de rendimiento energético asociados a la planta y a cada uno de los procesos o áreas monitorizadas, permitiendo analizar la evolución de los valores (gráfica y numérica) y comparar los KPIs con valores de referencia.

Se muestran tres tipologías de indicadores diferentes: productivos (relacionan el consumo de energía con valores de producción), globales (relacionan el consumo de energía con datos generales de planta previamente introducidos en la aplicación, tal como superficie, persona, etc.) y económicos (consideran el coste económico derivado del consumo de energía en cada área o instalación).

Los indicadores productivos y globales pueden mostrarse en unidades de impacto energético,

Pantalla de balances

Mediante un gráfico combinado líneas-columnas se representa la evolución diaria/semanal del consumo de energía y de la producción, con objeto de analizar tendencias, anomalías y puntos de mejora que permitan ajustar el balance energético-productivo de la planta-proceso.

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Asimismo se muestra el balance final de energía, emisiones y producción general de planta o específico de cada área o proceso, para periodos diarios, semanales, mensuales o anuales.

Pantalla de MMEE

A través de esta pantalla es posible configurar medidas de mejora energética y llevar a cabo el seguimiento de la consecución de los objetivos de ahorro planificados inicialmente.

La aplicación permite analizar la repercusión de cada medida de mejora sobre su área específica de afección, así como sobre el consumo general de la planta.


Pantalla de suministros energéticos_distribución de consumos eléctricos. Fuente: ITE

Pantalla de indicadores energético-productivos. Fuente: ITE

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Pantalla de balance energético-productivo. Fuente: ITE

Pantalla de planificación y seguimiento de MMEE. Fuente: ITE

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Sector INDUSTRIA

Escenario PLANTA INDUSTRIAL GENÉRICA

Activos energéticos INSTALACIÓN AIRE COMPRIMIDO

Pantalla de definición de la instalación

En primer lugar aparecerá una pantalla en la que se seleccionará los elementos que componen la instalación de aire comprimido. Para cada uno de los componentes hará que seleccionar el número de elementos que hay en la instalación y las principales características de cada uno de ellos.

Esto es, para el elemento definido como compresor, habrá que decir el número de compresores que hay en la instalación y las características de cada uno de ellos.

Figura: Pantalla de definición de la instalación: aire comprimido.

Figura: Pantalla de definición de la instalación: aire comprimido.

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Pantalla de esquema de la instalación configurada.

Una vez definida la instalación por el usuario se cargará una pantalla en la que aparecerá un esquema de principio con las características de la instalación definida.

Figura: Esquema instalación aire comprimido.

Pantalla de monitorización del caudal de aire y el consumo eléctrico.

Tras la descripción de la instalación existente se mostrarán gráficas en las que se represente el caudal producido por el compresor o grupo de compresores, el consumo eléctrico del compresor o grupo de compresores.

Pantalla de visualización de indicadores.

En la que se visualizarán los indicadores calculados y su evolución.


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Pantalla de definición de instalación. Fuente: ITE Pantalla de suministros y usos energéticos. Fuente: ITE

Pantalla de indicadores de eficiencia energética.

Fuetne: ITE Pantalla de planificador MMEE. Fuetne: ITE

Sector RESIDENCIAL

Escenario EDIFICIOS DE VIVIENDAS

Activos energéticos CLIMATIZACIÓN, ILUMINACIÓN, ACS, OTROS.

A continuación se muestra el desarrollo del diseño de las principales pantallas de la herramienta para edificios:

Pantalla de reparto de consumos de la instalación.

En la primera pantalla se representa el consumo energético diario (semanal o mensual) del edificio dividido por instalaciones. Para ello, puede representarse con un gráfico de sectores y/o con una gráfica de la curva de carga en la que se desagregan cada uno de los consumos de las instalaciones.

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Figura: Pantalla de reparto de consumos por instalación.

Pantalla de definición de la instalación.

Seguidamente, aparecerá una pantalla en la que se seleccionarán los elementos que componen la instalación a consultar. Para cada uno de los componentes habrá que seleccionar el número de elementos que hay en la instalación y las principales características de cada uno de ellos.

A continuación se muestra un ejemplo de la definición de la instalación de climatización y ACS centralizada:

Figura: Pantalla de definición de la instalación

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Figura: Pantalla de definición de la instalación. Pantalla de visualización de los indicadores. Se visualizarán todos los indicadores calculados para conocer el estado de la instalación. Además se

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3.3 Plantillas de cálculo de mejoras energéticas

Tal y como se indicó en el entregable E2.1, se ha planteado la distribución del módulo de mejora energética en dos partes, una de ellas se resuelve mediante una hoja de cálculo, en la cual se lleva a cabo el cálculo de las medidas de mejora y la determinación de los ahorros, para cada uno de los activos energéticos analizados.

La segunda parte del módulo va unida al módulo de planificación energética de la aplicación web desarrollada para cada uno de los CMO. La interfaz permite la introducción de los objetivos de ahorro según los cálculos de mejora realizados y ajustar y planificar los consumos energéticos en base a estas soluciones.

3.3.1 Plantilla de mejora de aire comprimido: desconexión aire comprimido.

• Plantilla 6 períodos con dato de caudal. En esta plantilla, los datos de entrada a la plantilla son las mediciones de caudal de aire del sistema de aire comprimido y la potencia eléctrica demandada por el compresor. Se han de introducir los datos medios para un día laborable y para un fin de semana.

Figura: plantilla 6 periodos con dato de caudal Una vez calculado el ahorro energético y realizado el cálculo de la previsión de la situación futura, se calculará el ahorro económico. En el ahorro económico se utilizarán como datos de entrada los precios de la Una vez insertados los datos de los precios de la energía, se calcula automáticamente el ahorro económico: A continuación se muestra la tabla de cálculo del ahorro energético:

Q aire laborable (l/s)

Potencia laborable (kW)

Ahorro (kW)

Situación futura

laborables (kW)

Q aire fin de semana(l/s)

Potencia fin de semana

(kW)Ahorro (kW)

Situación futura fin se

semana (kW)

0:00 0 25,91 25,91 0 0 25,91 25,91 00:05 0 30,2 30,2 0 0 30,2 30,2 00:10 0 28,1 28,1 0 0 28,1 28,1 00:15 0 27,27 27,27 0 0 27,27 27,27 00:20 0 28,77 28,77 0 0 28,77 28,77 0

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Figura: Resumen de ahorros energéticos.

El cálculo del ahorro económico se realizará de modo diario, mensual y anual, considerando que los períodos horarios son distintos en función del mes

En la plantilla, se muestra también la gráfica con el consumo de la situación inicial vs situación futura:

Figura: Ejemplo de gráfica de potencia actual vs futura propuesta.

3.3.2 Plantilla de mejora de aire comprimido: fugas aire comprimido.

• Plantilla con método CEM.

Ahorro energético diario laborable (kWh) 228,355

Ahorro energético diario fin de semana (kWh) 228,355Ahorro energético mensual (kWh) 6.850,65Ahorro energético anual (kWh) 83.349,58

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El cálculo mediante el método CEM parte de la tabla facilitada en el curso CEM (Certified Energy Manager) en la cual se tienen valores de pérdidas energéticas en función de la presión del aire comprimido y el diámetro de la fuga:

Figura: Tabla de pérdidas energéticas en un sistema de aire comprimido.

Esta tabla presenta algunas limitaciones, puesto que da las pérdidas para 8.760 horas de funcionamiento y el rango de diámetros y presiones es limitado.

Se han realizado cálculos para obtener las pérdidas con otros diámetros de pérdidas:

o Método de interpolación. En una primera aproximación se ha realizado un método de interpolación para calcular las pérdidas energéticas con otros datos de diámetro.

Figura: Imagen de la tabla de cálculo de interpolación.

o Método de ecuaciones polinómicas.

En una segunda aproximación se han calculado las ecuaciones de aproximación de los puntos de la tabla con objeto de calcular las pérdidas para otros diámetros con mayor exactitud.

760 kPa (7,6 bar) 690 kPa (6,9 bar) 620 kPa (6,2 bar)

9,525 226.100 208.100 190.000

6,35 100.500 92.500 86.300

3,175 25.100 23.100 21.100

1,588 6.300 5.800 5.300

0,794 1.600 1.400 1.300

Diámetro del agujero (mm)Pérdidas de energía a las s iguientes pres iones

(kWh/año)8.760 horas/operación


Diametro del agujero (mm) 2,00 3,20 4,10

Pérdidas (kWh/año) 11.181 23.646 40.095

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Figura: Cálculo de la ecuación de pérdidas por fugas para 760 kPa.

Figura: Cálculo de la ecuación de pérdidas por fugas para 690 kPa.

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Figura: Cálculo de la ecuación de pérdidas por fugas para 620 kPa. Una vez obtenida la ecuación de cada uno de ellos, se realiza la tabla de cálculo:

Figura: Cálculo de pérdidas con el método de las ecuaciones polinómicas.

• Plantilla con método de Ingersoll Rand (IR), [1].

El método de IR se basa en el cálculo a partir de una tabla de pérdidas de caudal de las pérdidas energéticas. En este método es necesario introducir varios parámetros de datos. En primer lugar se obtienen las pérdidas del caudal de aire en función del diámetro de la fuga y la presión de la red de aire comprimido. Para ello se utiliza la siguiente tabla:

760 kPa (7,6 bar) y = 2493,2x2 - 12,952x + 30,866690 kPa (6,9 bar) y = 2292,7x2 + 13,444x - 37,011620 kPa (6,2 bar) y = 2028,2x2 + 751,34x - 947,74


Diametro del agujero (mm) 1,59 3,20 4,10

Pérdidas (kWh/año) 6.297,51 23.483 36.227

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Figura: Tabla de pérdidas de caudal de aire comprimido.

De la tabla anterior se obtienen el valor del caudal fugado que se introduce en la siguiente tabla con algunos datos adicionales, como:

o Número de fugas iguales de las mismas características. o Potencia específica del compresor (kW/(l/s)), se obtiene de los datos teóricos del

compresor. o Número de horas de funcionamiento al año. o Precio de la electricidad (€/kWh)

A continuación se muestra un ejemplo del cálculo en la plantilla:

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Figura: Cálculo de pérdidas energéticas de aire comprimido.

Nº Fugas 10Caudal fugado (l/s) 3,328Potencia específica del compresor (kW/l/s) 0,3030303Nº horas de funcionamiento al año (h) 8.760

Pérdidas energéticas (kWh/año) 88.343,27

Precio electricidad (€/kWh) 0,07

Coste pérdidas (€) 6.184,03

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4. Conclusión

El presente entregable ‘E2.2. Desarrollo herramienta tecnológica REGEENER’, pertenece al paquete de trabajo PT2 ‘Desarrollo REGEENER como herramienta tecnológica de mejora energético - productiva’ perteneciente a la actividad 4, ‘act. 4 REcurso de GEstión de activos ENERgéticos para sector servicios, industrial y terciario. Acrónimo REGEENER’ del plan de actividades de carácter no económico del Instituto Tecnológico de la Energía para 2014 (PROMECE)

El trabajo realizado es el siguiente:

- Se ha especificado en detalle los módulos desarrollados

- Se han descrito las aplicaciones desarrolladas de REGEENER - Se han descrito las características de las pantallas desarrolladas para la aplicación REGEENER.

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