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EFICIENCIA ENERGETICA
Sergio Pino
CONCEPTOS BASICOS
ENERGIA
TERMODINAMICA
PRIMARIA – SECUNDARIA – UTIL
RENOVABLE
COMBUSTIBLES
“La energía es la capacidad de un sistema de producir un efecto externo”
(Max Planck)
CONCEPTOS BASICOS: ENERGIA
CONCEPTOS BASICOS: TERMODINAMICA
Del griego θερμo, termo, que significa «calor» y δύναμις, dínamis, que significa «fuerza»
.
CONCEPTOS BASICOS: TERMODINAMICA
Principio cero: fundamento de los termómetros. Al unir dos cuerpos que tienen distinta temperatura ambos tenderán a igualar sus temperaturas
Primer principio: conservación de la energía. La energía no se crea ni se destruye sólo se transforma.
Segundo principio: principio del orden de la energía.
Tercer principio: El cero absoluto es inalcanzable. La mayor cámara frigorífica actual sólo alcanza los -273,144 °C y el limite es de -273,15 °C
CONCEPTOS BASICOS: TIPOS ENERGIA
PRIMARIA
SECUNDARIA
UTIL
RENOVABLE - NO RENOVABLE
CONCEPTOS BASICOS: TIPOS ENERGIA
Energía mecánica, Energía térmica, Energía asociada a enlaces químicos, Energía asociada a enlaces físicos, Energía de radiación electromagnética, Energía eléctrica* *Del orden del 80 % de la generación eléctrica mundial se realiza a través de la combustión de combustibles fósiles. La generación hidráulica y la nuclear son los medios convencionales de producción eléctrica más barata, sostenible y con menores externalidades medioambientales en operación.
CONCEPTOS BASICOS: TIPOS ENERGIA
Energéticos
Carbón – Petróleo - Gas natural – Nuclear
Solar - Eólica – Mareomotriz – Undimotriz
Geotérmica - Aerotérmica
CONCEPTOS BASICOS: COMBUSTIBLES
Los combustibles y la combustión llevan acompañando al hombre desde el primer fuego generado intencionadamente por fricción.
La principal característica energética de los combustibles es su poder calorífico, o máximo calor teórico obtenible de la combustión completa de dicho combustible.
CONCEPTOS BASICOS: POTENCIA
El concepto de potencia está ligado al tiempo y es el que interesa en el funcionamiento normal de las instalaciones. A la vista de este concepto será como se dimensionen los cables de potencia, los caudales de combustible, los caudales de fluidos térmicos, marcará la potencia del quemador, la cantidad de módulos de acumulación solar necesarios, etc. El concepto de energía no está ligado al tiempo, a no ser que consideremos simultáneamente potencia y tiempo (Potencia = Energía/tiempo). Este concepto es el que se suele utilizar con un horizonte temporal más largo: la energía consumida en un mes, en un año
CONCEPTOS BASICOS: TRANSFERENCIA DE CALOR
Métodos elementales: Conducción, convección y radiación.
La CONDUCCION de calor es un mecanismo de transferencia de calor entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto. La CONVECCION se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. Se produce únicamente por medio de materiales fluidos. La emisión de RADIACION es el proceso dominante para cuerpos relativamente aislados del entorno, o para muy altas temperaturas. Así un cuerpo muy caliente como norma general emitirá gran cantidad de ondas electromagnéticas.
EFICIENCIA ENERGETICA
Definición: Corresponde a la fracción de la energía total ingresada a un proceso, que es finalmente útil. Se expresa como una relación entre la energía útil (trabajo realizado) y la energía consumida.
máquina energía
trabajo
pérdida
Calor Ruido
vibración
= trabajo realizado / energía ingresada
SOLUCION TECNICA
IDENTIFICACIÓN DE OPORTUNIDADES DE MEJORA DETERMINACIÓN DE POTENCIALES DE AHORRO ESPECIFICACIÓN DE EQUIPOS Y ACCESORIOS ANÁLISIS DE RENTABILIDAD INSTALACION DE LA SOLUCION GESTION DE LA ENERGIA
SISTEMAS CONSUMIDORES
Iluminación
Importante
Índice de reproducción cromática
Fotometría
Energía Útil
Automatización
Velocidad de encendido
Iluminación
Lámpara Incandescente Consisten de un filamento, usualmente de tungsteno, que al llegar a una temperatura determinada irradia luz en el espectro visible. Rangos típicos de potencia entre 25 a 150 Watts. Tienen un alto CRI, siendo las lámparas con mejor reproducción cromática. Presentan un bajo rendimiento lumínico, alta emisión de calor. Re-encendido inmediato. Mínima depreciación del flujo luminoso en el tiempo. Vida útil reducida.
Iluminación
Tubo Fluorescente Funcionan producto de la excitación del gas que contienen en su interior. Rangos usuales de potencia entre los 14 y 120 Watts. Diferentes diámetros y largos, este último fluctúa entre 0,5 y 1,5 metros. Presentan una menor reproducción de color (CRI). Entregan el flujo luminoso máximo tras un cierto tiempo de “calentamiento”. Son recomendadas para aplicaciones en las cuales se mantiene prendidas durante periodos largo (altos ciclos de encendido y apagado reducen su vida útil). Sufren una disminución en el flujo luminoso en el transcurso de su vida útil. Existen en distintas temperaturas de color.
Iluminación
Lámpara fluorescente compacta Comúnmente conocidas como “lámparas de ahorro de energía” Funcionamiento mediante la excitación eléctrica de un gas Rangos de potencia varía entre los 7 y 150 Watts. Existen en distintas temperaturas de color Mejor rendimiento lumínico que las incandescentes. Presentan una menor reproducción de color (CRI). Requieren un cierto tiempo de “calentamiento”. Para aplicaciones en las cuales se mantienen encendidas durante periodos largo. Sufren disminución del flujo luminoso durante su vida útil. Vida útil mejorada respecto de las incandescentes (usualmente 4 a 6 veces más).
Iluminación
LED Diodos emisores de luz (por sus siglas en ingles) Opción eficiente de recambio para la iluminación interior (no siempre) Larga vida útil, superior a todas las demás tecnologías. Sensibles a variaciones de voltaje o calidad de energía. Pueden perder una proporción importante del flujo luminoso que entregan sin fallar completamente. Tecnología en desarrollo.
Haluros metálicos Utilizadas en bodegas, recintos deportivos, alumbrado público. Buena eficacia lumínica. Disponibles en un amplio rango de potencias. Requieren de un tiempo de re-encendido Moderada reproducción de color.
Iluminación
Lampara de Vapor de sodio Utilizadas para iluminar grandes áreas por largos periodos de tiempo Comunes en alumbrado público. Rápido encendido. Presentan una baja reproducción de color. Requieren de un balasto para funcionar. Requieren de un tiempo para su re-encendido. Existen diversas variantes: Baja presión: La más eficiente, pero CRI muy bajo. Alta presión: Menos eficiente, CRI moderado. Sodio blanco: Aún menos eficiente, mejor CRI (haluro metálico en vez de este tipo).
Iluminación
Sistemas de refrigeración
La producción de frío se consigue básicamente por dos métodos o técnicas: Ciclo de compresión de vapor y Chiller de absorción
El ciclo de compresión de vapor (también denominado bomba de calor) es una tecnología de producción de frío muy utilizada, desde refrigeradores domésticos, equipos de aire acondicionado, refrigeración industrial, etc.
Sistemas de calefacción
Conversión en energía térmica: La fuente de energía (eléctrica, combustible, solar) debe transformarse en calor y distribuirse a los ambientes que lo requieren. Confort: Se requieren de ciertas condiciones de temperatura y humedad para dar condiciones de confort. , etc.
Sistemas de calefacción
Por fluido intermedio: La energía se entrega a un fluido intermedio, por ejemplo agua, que se lleva a los puntos de entrega de calor: Sistemas centralizados. Usualmente agua en circuito cerrado. Se le pueden agregar aditivos inhibidores de corrosión e incrustaciones. Temperatura del orden de 55°C - 80°C: Procurar mínimo posible. Tipos: Combustión, Resistencias eléctricas, Bomba de calor, paneles solares térmicos
Calentamiento directo: La transformación a energía térmica ocurre en el punto donde se requiere el calor. Tipos: Combustión: Entrega de calor por efectos convectivos y/o radiativos, en estufas para combustión de kerosene, gas natural o licuado, leña. Resistencias eléctricas: También existen por efecto convectivo (termoventiladores, radiadores de aceite caliente) y radiativo (estufas por resistencias incandescentes). Calderas de agua caliente, Calderas murales, Estufas
Sistemas de ACS
Centralizado: La energía se entrega al agua y esta se traslada a los puntos de uso. Normalmente agua acumulada en tanques. La temperatura máxima provista no debe superar los 60°C y se debe procurar superar los 70°C en su producción para evitar la legionela. Tipos: Combustión, Resistencias eléctricas, Bomba de calor, paneles solares térmicos Calentamiento instantáneo: La transformación a energía térmica ocurre en el momento de uso. Tipos: Resistencias eléctricas, calefón, calderas murales.
Rendimientos generadores
Bomba de Calor : Cop 3 – 4 (300 – 400%)
Caldera de condensación: hasta el 109%
Caldera convencional: aproximadamente 70%
Termotanque: aproximadamente 70%
Calefon: aproximadamente 70%
Energía Solar Térmica
Transformación de la energía contenida en la radiación solar en calor útil
Atmosfera
Radiación difusa
Superficie de la tierra
Pérdidas colector
200- 400 W/m2
Energía Solar Térmica
La radiación solar sobre un lugar específico es variable en el año
Día nublado
1160 Wh/day
Cielo azul
7308 Wh/day
Día despejado
6010 Wh/day
Energía Solar Térmica
Colectores solares Colectores de placa plana: Son los más usados para el calentamiento de agua en los hogares, el colector se compone básicamente de una caja metálica con aislamiento, una superficie absorbedora de color negro y una cubierta transparente de vidrio o plástico
Energía Solar Térmica
Colectores solares Colectores de tubos al vacío: Se compone de varios tubos a los cuales llega directamente el agua de uso. Son mas eficientes que los paneles de placa plana, pero no permiten su uso en sistemas forzados. Permiten llegar a temperatura de calefacción mayores.
Energía Solar Térmica
Colectores solares Colectores de tubo de vacío con tubo de calor (Heat Pipe): En este sistema los tubos sellados contienen un fluido vaporisante que recibe la radiación, se vaporiza y asciende hasta el extremo superior, en donde se condensa liberando calor para volver a repetir el ciclo.
Energía Solar Térmica
Componentes sistema solar térmico
Sistema solar térmico + bomba de calor
Esquema de Instalación
100 % Energía: Aporte solar 60% + Bomba de calor 40%
Costo energía final: 10% – 30% respecto de situación inicial
Energía Solar Térmica
Tabla demanda ACS
Demanda l/día por .
Viviendas unifamiliares 30 x persona
Viviendas multifamiliares 22 x persona
Hospitales y clínicas 55 x cama
Hoteles **** 70 x cama
Hoteles *** 55 x cama
Hoteles ** / Hostales 40 x cama
Hostal/Pensión 35 x cama
Residencias 55 x cama
Camping 40 x emplazo
Vestuarios/Duchas 15 x servicio
Escuelas 3 x alumno
Cuarteles 20 x persona
Fábricas/talleres 15 x persona
Oficinas 3 x persona
Gimnasios 20 a 25 x usuario
Lavanderías 3 a 5 x kilo ropa
Restaurantes 5 a 10 x comida
Cafeterías 1 x almuerzo
Demanda de referencia a 60ºC(CTE)
Demanda l/día por .
Viviendas unifamiliares 30 x persona
Viviendas multifamiliares 22 x persona
Hospitales y clínicas 55 x cama
Hoteles **** 70 x cama
Hoteles *** 55 x cama
Hoteles ** / Hostales 40 x cama
Hostal/Pensión 35 x cama
Residencias 55 x cama
Camping 40 x emplazo
Vestuarios/Duchas 15 x servicio
Escuelas 3 x alumno
Cuarteles 20 x persona
Fábricas/talleres 15 x persona
Oficinas 3 x persona
Gimnasios 20 a 25 x usuario
Lavanderías 3 a 5 x kilo ropa
Restaurantes 5 a 10 x comida
Cafeterías 1 x almuerzo
Demanda de referencia a 60ºC(CTE)
Energía Solar Térmica
Caso real: Información en Kwh
Energía Solar Térmica
Caso Real: Ahorro estimado en $
Energía Solar Térmica
Caso Real: Instalación efectuada
2 Bombas de Calor Aire / Agua 5,5 kw térmicos – 1,375 Kw consumo eléctrico
Control diferencial de temperatura + circuito hidráulico
Dos acumuladores de 300 litros cada uno
Acumulador de 500 litros 1 serpentín
5 paneles solares de placa plana
Importante
Antes de instalar realizar ahorros en gestión o en el punto de uso
Efectuar adecuado dimensionamiento de las necesidades reales de
energía
Idealmente realizar asesoría experta y comenzar con una auditoria
general del inmueble
No subestimar ahorros en los sistemas menores, como por ejemplo
iluminación. Muchas veces son mas rentables.
Tomar en cuenta que el impacto de las medidas de eficiencia energetica
son importantes en términos económicos y además comercialmente.
El impacto de una medida de eficiencia energética puede ser inmenso si
consideran los usos alternativos del dinero ahorrado
MUCHAS GRACIAS!
Sergio Pino
09 63511604
Asesorías en eficiencia energética
Sistemas de Paneles solares con bombas de calor
Agua caliente sanitaria – calefacción
