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INFORME DE PROPUESTAS DE
MEJORA.
Campo Municipal de Arandia – Miraballes Udaletxe.
Bº Arandia, 3, Bajo 1ª.
48.490 – Ugao – Miraballes (Bizkaia)
AUDITORÍA ENERGÉTICA CAMPO MUNICIPAL DE ARANDIA – MIRABALLES UDALETXE
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Contenido
MEJORAS DETECTADAS EN LA AUDITORÍA ENERGÉTICA. ............................................................................................... 3
1. MEJORA 1: SUSTITUCIÓN CALDERA ELÉCTRICA POR BOMBA DE CALOR DE SUELO PARA ACS. .................... 3
1.1. COMPARACIÓN CALDERAS ELÉCTRICAS ACTUALES VS. BOMBAS DE CALOR. ......................................... 4
1.1.1. PRODUCCIÓN DE ACS CON LAS CALDERAS ELÉCTRICAS. ................................................................... 4
1.1.2. CÁLCULO DE DUCHAS MÁXIMAS SIMULTÁNEAS POR CALDERA. ........................................................ 5
1.1.3. GASTO DIARIO PROMEDIADO DE ACS POR CALDERA. ......................................................................... 6
1.1.4. PRODUCCIÓN DE ACS CON LAS BOMBAS DE CALOR. ......................................................................... 6
1.1.5. CÁLCULO DE DUCHAS MÁXIMAS SIMULTÁNEAS POR EL TOTAL DE BOMBAS DE CALOR. ............... 7
1.1.6. GASTO DIARIO PROMEDIADO DE ACS POR TODAS LAS BOMBAS DE CALOR. ................................. 8
2. MEJORA 2: CONTRATACIÓN ELÉCTRICA CON OTRA COMERCIALIZADORA. .................................................. 11
3. MEJORA 3: OPTIMIZACIÓN DE LA POTENCIA ELÉCTRICA CONTRATADA. ......................................................... 18
4. MEJORA 4. TEMPORIZADORES PARA APAGADOS AUTOMÁTICOS DE LA ILUMINACIÓN DE ASEOS Y
VESTUARIOS DEL CAMPO DE FÚTBOL. .............................................................................................................................. 25
5. MEJORA 5. DISMINUCIÓN DEL COSTE DE ENERGÍA Y AUMENTO DE LA EFICIENCIA LUMINOSA MEDIANTE
SUSTITUCIÓN DE TODAS LAS LÁMPARAS DEL CAMPO DE FÚTBOL. ............................................................................. 28
6. MEJORA 6. DISMINUCIÓN DEL COSTE DE ENERGÍA Y AUMENTO DE LA EFICIENCIA LUMINOSA MEDIANTE
SUSTITUCIÓN DE ALGUNAS DE LAS LÁMPARAS DEL CAMPO DE FÚTBOL. .................................................................. 32
7. MEJORA 7. ENCENDIDO PROGRESIVO DE LA ILUMINACIÓN DE LAS TORRETAS DEL CAMPO DE FUTBOL. . 36
8. CUADRO-RESUMEN DE LAS MEJORAS PROPUESTAS. ............................................................................................. 45
9. AHORRO EN COSTES ECONÓMICOS DESGLOSADOS. ......................................................................................... 46
10. AHORRO EN COSTES ENERGÉTICOS DESGLOSADOS. ....................................................................................... 46
11. INVERSIÓN TOTAL DESGLOSADA. ......................................................................................................................... 46
12. EMISIONES DE CO2 NO EMITIDAS. ......................................................................................................................... 46
13. NOTA SOBRE EL IVA. ................................................................................................................................................ 46
14. RECOMENDACIONES FINALES. .............................................................................................................................. 47
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MEJORAS DETECTADAS EN LA AUDITORÍA ENERGÉTICA.
1. MEJORA 1: SUSTITUCIÓN CALDERA ELÉCTRICA POR BOMBA DE CALOR DE
SUELO PARA ACS.
Esta medida pretende sustituir las calderas eléctricas para ACS por bombas de calor de suelo en cada
vestuario.
En el apartado de “situación actual” del campo de fútbol se vio la descripción de las calderas y la máxima
producción simultánea junto con los depósitos acumuladores.
Fig. 1. Bomba de calor PROTECH Nuos 250.
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Fig. 2. Presupuesto 6 bombas de calor.
1.1. COMPARACIÓN CALDERAS ELÉCTRICAS ACTUALES VS. BOMBAS DE CALOR.
Con los datos presentes vamos a comparar con la instalación actual. Se consideró una media diaria de 100
duchas a 19 l/min durante 5 minutos lo que suponía un gasto por ducha de 95 l. Además, se supuso que los
grifos gastarían un 5 % del resultado de las duchas al día. El caudal mínimo establecido por el DB – HS 4 para
duchas es de 6 l/min, pero lo consideramos insuficiente para un uso normal.
1.1.1. PRODUCCIÓN DE ACS CON LAS CALDERAS ELÉCTRICAS.
Supusimos un salto térmico de 45 ºC en cada una de las calderas. Entonces como la potencia térmica es
prácticamente la misma que la potencia eléctrica por efecto Joule, tenemos:
Para la caldera ACV E-Tech 22:
Para la caldera ACV E – Tech S - 209:
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La producción total de agua diariamente con las calderas eléctricas es:
El volumen total de acumulación es:
1.1.2. CÁLCULO DE DUCHAS MÁXIMAS SIMULTÁNEAS POR CALDERA.
Caldera de chicos.
Volumen en depósitos de acumulación: 1.041 l. 1 ducha es con un caudal de
durante 5 min.
Si consideramos que un 5 % es el gasto de grifos de ACS y suponemos simultaneidad:
Y añadiendo el caudal de la caldera que era:
tenemos para otra ducha y un poco más. Por lo tanto:
Caldera de chicas.
Volumen en depósitos de acumulación: 596 l. 1 ducha es con un caudal de
durante 5 min.
Si consideramos que un 5 % es el gasto de grifos de ACS y suponemos simultaneidad:
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Y añadiendo el caudal de la caldera que era:
tenemos para otra ducha y un poco más, por lo que como roza los 6, podemos sumar a esa cifra
otra. Por lo tanto:
1.1.3. GASTO DIARIO PROMEDIADO DE ACS POR CALDERA.
En definitiva el gasto diario serán 100 duchas más un 5 % de dicho gasto en grifos, es decir:
La producción de ACS en un día por las calderas, al estar las 24 horas encendidas, ya se calculó:
En caso que el agua no se gastara y quedase en los depósitos de acumulación recircularía y serviría para
que el agua almacenada no se enfriara.
1.1.4. PRODUCCIÓN DE ACS CON LAS BOMBAS DE CALOR.
Se instalarán 6 bombas de calor de las características referidas anteriormente y sintetizadas aquí:
Temperaturas en bombas de calor Temperatura verano Temperatura invierno
t = 36 ºC t = 45 ºC
tf = 51 ºC tf = 55 ºC
ta = 15 ºC ta = 10 ºC
Tabla 1. Temperaturas de las bombas de calor.
Usaremos un salto térmico de 45 ºC para todo el tiempo.
Características de las bombas de calor
Capacidad
(l)
Pot. térmica
media
(W)
Potencia eléctrica
absorbida media
(W)
Pot. máxima
absorbida
(W)
Tiempo de
calentamiento
con aire a 20 ºC
(h)
Cantidad máxima
agua (extracción
única) a 40 ºC
Pot. máxima
absorbida
(W)
250 3.000 750 2.500 3 h 30 min 435 l 2.500
Tabla 2. Características bomba de calor.
Obsérvese que la potencia térmica se refiere a la potencia para calentar el agua, aunque funcione con
aire y que tomaremos una potencia eléctrica absorbida entre la máxima y la media:
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A continuación calcularemos el flujo o caudal volumétrico de una bomba de calor:
El caudal volumétrico total de las 6 bombas es:
La producción total de agua diariamente con las bombas de calor es:
El volumen total de acumulación es:
1.1.5. CÁLCULO DE DUCHAS MÁXIMAS SIMULTÁNEAS POR EL TOTAL DE BOMBAS DE CALOR.
Volumen en depósitos de acumulación: 1.500 l. 1 ducha es con un caudal de
durante 5 min.
Si consideramos que un 5 % es el gasto de grifos de ACS y suponemos simultaneidad:
Y añadiendo el caudal de todas las bombas de calor que era:
no tenemos para otra ducha. Por lo tanto:
Comparando con el sistema actual, con las calderas se podían dar 18 duchas simultáneas.
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1.1.6. GASTO DIARIO PROMEDIADO DE ACS POR TODAS LAS BOMBAS DE CALOR.
En definitiva el gasto diario serán 100 duchas más un 5 % de dicho gasto en grifos, es decir:
La producción de ACS en un día por las 6 bombas de calor, al estar las 24 horas encendidas, ya se calculó:
que representa el 41,55 % del resultado obtenido con las calderas.
El resultado es controvertido. Por una parte se gasta menos ACS y por otra se consigue el 83,33 % de las
duchas simultáneas que se conseguían con la caldera. Esto es debido a que la acumulación y la potencia
térmica son diferentes. En este caso la potencia eléctrica y la potencia térmica no van parejas como ocurre
en una caldera eléctrica con efecto Joule.
En caso que el agua no se gastara y quedase en los depósitos de acumulación recircularía y serviría para
que el agua almacenada no se enfriara.
A continuación se presenta la medida en cifras.
Para calcular el consumo de energía de las 6 bombas de calor hemos establecido una regla de 3 entre el
consumo calculado para las dos calderas eléctricas mediante la potencia total de ambas (45,6 kW) y la
establecida para las 6 bombas de calor (9,75 kW), tomando como base el consumo de las 2 calderas a
sustituir.
Entonces, resulta:
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SITUACIÓN ACTUAL
Calderas eléctricas ACV E-TECH 22 y ACV E Tech S - 209
Consumo energía eléctrica 2 calderas real en 2.014 según estimación
(kWh/año) , de 21,6 y 24 kW respectivamente 65.582,00
Precio electricidad (medio 2.014) (€/kWh) 0,184581655
Coste energía caldera (€) 12.105,23
Emisiones de CO2 (t/año) 18,82
CAMBIO PROPUESTO
Caldera Bomba de calor PROTECH Nuos 250
Consumo energía 6 bombas de calor según nueva potencia de
1,625 kW x 6 = 9,75 kW. Se realiza una regla de 3 respecto a las potencias. 14.022,47
Precio electricidad (medio 2.014) (€/kWh) 0,184581655
Coste energía caldera (€) 2.588,29
Emisiones de CO2 (t/año) 4,02
INVERSIÓN
Cambiar caldera (€) 18.045,84
Transporte 0
Montaje y puesta en marcha 0
TOTAL INVERSIÓN (€) 18.045,84
IVA (%) 21,00%
TOTAL INVERSIÓN CON IVA (€) 21.835,47
GASTOS Y AMORTIZACIONES POR DEPRECIACIÓN
Mantenimiento anual (€) (igual al precio actual) 0
Amortización anual lineal (€) 721,83
Vida útil (años) 25
AHORRO
AHORRO ECONÓMICO/AÑO (€) 9.516,94
AHORRO PORCENTUAL (%) 78,62%
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (kWh) 51.560
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (tep) 4,43
PERIODO DE RETORNO (años), según VRI 2,05
PERIODO DE RETORNO (años), según VAN 2,07
AHORRO DE CO2 (t/año) 14,80
PLAZO ESTIMADO IMPLANTACIÓN MEDIDA < 2 meses
Tabla 3. Ahorro mediante la medida tomada de cambio de calderas por bomba de calor.
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Definimos los siguientes valores para las ecuaciones de obtención de valor de retorno de la inversión, todas
en tanto por uno:
: tipo de interés de referencia del mercado. Consideramos:
: tipo de incremento de la inflación. Tomamos:
k : tipo de interés real que se obtiene de promediar los dos tipos anteriores, t y g.
: tipo aplicado por incremento de precios del suministro de electricidad, tomando:
Cálculo del período de retorno:
a. Valor de retorno de la inversión VRI o PAYBACK.
El mantenimiento no se cuenta pues ya se paga con la caldera actual y de hecho probablemente saldría
más barato. En esta ocasión el planteamiento del VRI sí es válido pues los tipos de interés de referencia de
mercado y los de inflación conjugados son parecidos a los tipos de interés escogidos por el aumento anual
del precio de la energía eléctrica.
b. Valor de retorno que hace VAN = 0.
Despejando, se obtiene:
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2. MEJORA 2: CONTRATACIÓN ELÉCTRICA CON OTRA COMERCIALIZADORA.
Se va a hacer un estudio de mejora de la contratación eléctrica dado que ya se ha procedido a realizar
hace unos meses la optimización de potencia.
Antes que nada vamos a aclarar conceptos sobre la contratación en el sector eléctrico.
España antiguamente tenía 5 distribuidoras que poseían el monopolio de la comercialización en sus zonas
de distribución: Iberdrola, Endesa, Gas Natural Fenosa, Viesgo (hoy E-On) y HC Energía – Naturgás o Grupo
EDP.
El mercado se liberalizó para parte de los precios de la energía pero no para la potencia. Las distribuidoras
siguen cobrando todo el coste de la potencia y la parte de energía regulada por los Accesos de Terceros
a la Red o costes de peajes en que incurren las comercializadoras. En definitiva, la ganancia de la
comercializadora y la competencia en el precio es solo en la parte del precio que no está regulado por el
gobierno en el concepto de la energía.
Aparte de ese concepto previo se debe recalcar que actualmente existen dos mercados donde se
realizan las compras de la energía:
el mercado a futuros, donde se suele comprar energía a plazos generalmente a un año, en los
mercados OTC u OMIP que son de derivados y donde las compras se realizan con un sobrecoste
mayormente por la incertidumbre de comprar paquetes de energía a un plazo largo con los
consiguientes altos cargos por tasas de interés ante la incertidumbre financiera.
el mercado indexado al pool u OMIE, donde la energía cambia cada hora de precio según el
mercado. En consumidores con telemedida, el coste es exactamente el de la hora. Para
consumidores con otro tipo de contadores tradicionales, el precio se obtiene a través del valor
medio del período considerado a través del indicador OMIE o índice del pool.
Como expertos en el mercado eléctrico podemos afirmar con rotundidad, y esto puede leerse en
cualquier medio acreditado de calidad, que el precio del mercado indexado es en términos porcentuales
entre un 8 y un 30 % más barato que la mejor oferta que puedan hacer con productos basados en el
mercado a futuros con precio fijo cerrado, donde puede variar la parte regulada si existen subidas por
parte del gobierno que afectarían de igual forma a los dos tipos de contratos basados en los mercados
explicados.
Podemos extraer la siguiente conclusión del mercado OMIE: los precios en 2.011 fueron más caros que en
2.012 y estos a su vez más caros que en 2.013, y 2.014 finalizó a menor precio que 2.013, lo que nos lleva a
decir que ha existido una bajada de precios entre los años 2.011 al 2.014 en términos anuales del precio de
los contratos indexados al pool o mercado OMIE.
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Estos datos se pueden ver en la siguiente tabla y todos los datos se pueden extraer de www.omie.es.
Ninguna compañía de las grandes que antes fueron exclusivamente distribuidoras y hemos mencionado
anteriormente, ofrecen contratos de electricidad indexados al pool. La razón es obvia: pierden dinero con
estos contratos. Algunas incluso ofrecen productos engañosos, como Gas Natural Fenosa, que oferta un
producto indexado, no al pool (OMIE) sino al mercado a futuros (OMIP u OTC), es decir, con precios fijos en
la parte de la comercializadora pero revisables cada 3 meses que es cuando se suele hacer los acopios de
compras para cada año.
Nosotros tenemos contacto directo con múltiples compañías y conocemos sus precios, y podíamos ofrecer
las dos mejores compañías en precio de las analizadas en este momento que son Nortedison y Audax
Energía. Descartamos Enérgya VM por tener una factura poco transparente y otras como Axpo, Ame,
Unieléctrica, etc.
PRECIOS DEL POOL (MERCADO ELECTRICO OMIE.ES) EN €/MWh
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEPT OCT NOV DIC media AÑO
29,06 27,68 19,63 27,42 37,28 40,12 42,91 42,94 46,44 42,67 40,94 46,35 36,95 2010
41,19 48,03 46,67 45,45 48,90 50,00 50,82 53,53 58,47 57,46 48,38 50,07 49,91 2011
51,06 53,48 47,56 41,21 43,58 53,50 50,29 49,34 47,59 45,68 42,07 41,73 47,26 2012
50,50 45,04 25,88 18,17 43,45 40,87 51,16 48,09 50,20 51,50 41,81 63,64 44,19 2013
33,62 17,12 26,67 26,44 42,41 50,95 48,21 49,91 58,89 55,12 46,80 47,47 41,97 2014
Media
interanual 33,62 17,12 26,67 26,44 42,41 50,95 48,21 49,91 58,89 55,12 46,80 47,47 41,97 MEDIA
ene-14 feb-14 mar-14 abr-14 may-14 jun-14 jul-14 ago-14 sep-14 oct-14 nov-14 dic-14
Comparación precios OMEL - OMIE desde 2010
Tabla 4. Tabla y gráfico de la evolución del índice OMIE desde 2.010.
El siguiente es un presupuesto de Audax Energía donde se ve el ahorro que se conseguiría contratando
con esta compañía. Si piensan realizar un contrato con Audax Energía nosotros nos encargaremos de
hacerle el seguimiento de tal forma que cualquier duda nos la puede transmitir a nosotros y seremos sus
asesores ante la compañía. Además, realizaríamos las gestiones por parte de la compañía y no tendrían
que preocuparse de nada.
33,62
17,12
26,67
26,44
42,41
50,95
48,21 49,91
58,89
55,12
46,80 47,47
50,50
45,04
25,88
18,17
43,45 40,87
51,16 48,09
50,20 51,50
41,81
63,64
51,06 53,48
47,56
41,21
43,58
53,50
50,29
49,34 47,59
45,68 42,07
41,73 41,19
48,03 46,67
45,45
48,90 50,00
50,82 53,53
58,47 57,46
48,38 50,07
29,06 27,68
19,63
27,42
37,28 40,12
42,91 42,94 46,44 42,67
40,94
46,35
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Año 2014
Año 2013
Año 2012
Año 2011
Año 2010
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SITUACIÓN ACTUAL
Contrato eléctrico con Iberdrola
Consumo energía real julio 2013 – agosto 2014 según facturas (kWh/año) 115.197,00
Precio punta P1 (PP) (medio) (€/kWh) 0,148440
Precio llano P2 (PLL) (medio) (€/kWh) 0,118949
Precio valle P3 (PV) (medio) (€/kWh) 0,082703
Emisiones de CO2 (t/año) 74,76
CAMBIO PROPUESTO
Contrato eléctrico con Audax Energía
Consumo energía real julio 2013 – agosto 2014 según facturas (kWh/año) 115.197,00
Precio punta P1 (PP) (medio calculado) (€/kWh) 0,118781
Precio llano P2 (PLL) (medio calculado) (€/kWh) 0,093854
Precio valle P3 (PV) (medio calculado) (€/kWh) 0,062845
Emisiones de CO2 (t/año) 74,76
INVERSIÓN
Cambiar contrato (€) 0,00
TOTAL INVERSIÓN (€) 0,00
IVA (%) 21,00%
TOTAL INVERSIÓN CON IVA (€) 0,00
AHORRO
AHORRO ECONÓMICO/AÑO (€) 2.812,81
AHORRO PORCENTUAL (%) 20,90%
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (kWh) 0
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (tep) 0
PERÍODO DE RETORNO (años), según VRI Inmediato
PERÍODO DE RETORNO (años), según VAN Inmediato
AHORRO DE CO2 (t/año) 0
PLAZO ESTIMADO IMPLANTACIÓN MEDIDA Inmediato
Tabla 5. Ahorro mediante la medida tomada de bajar la presión de consigna al compresor.
CÁLCULOS
P1 P2 P3 TOTAL
COSTE ANTERIOR 4.254,79 6.826,25 2.377,46 13.458,49
COSTE AUDAX 3.446,68 5.396,61 1.802,39 10.645,68
AHORRO 2.812,81 20,90%
Tabla 6. El ahorro se refiere únicamente a la parte correspondiente a la energía.
No hay inversiones y el período de retorno es inmediato, obviamente.
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3. MEJORA 3: OPTIMIZACIÓN DE LA POTENCIA ELÉCTRICA CONTRATADA.
Se va a proceder en esta propuesta de mejora a buscar las potencias que hacen mínimo el coste del
precio por el término de potencia. Para ello se recurrirá a los datos de las facturas eléctricas del cliente y
realizaremos el cálculo mediante nuestra hoja de cálculo en Excel a través de la herramienta Solver que
realiza optimizaciones de soluciones a problemas por iteración recurrente mediante métodos matemáticos
avanzados como son el método de Newton de las tangentes o el gradiente conjugado. Estas técnicas
matemáticas se conocen como “métodos numéricos de análisis” y hace que ecuaciones que no tengan
una solución directa puedan ser solucionados mediante la expresión de ciertas restricciones que hacen al
problema que sea resoluble.
En análisis matemático, varios de estos problemas se resuelven mediante el método de multiplicadores de
Lagrange que opera con ecuaciones de varias variables no lineales junto con las restricciones pertinentes.
Ya en el campo de ecuaciones lineales o linealizadas (toda ecuación no lineal se puede linealizar
apreciándose un error tras el proceso) existe un algoritmo para realizar estos problemas que se llama
simplex. El método de Newton de las tangentes es un método bastante rápido de obtener convergencia a
la solución. Existen otros métodos, como el método del teorema del punto fijo o de la contractividad
donde hemos trabajado alguna vez para probar soluciones numéricas a otra clase de problemas. La
optimización de potencia contratada podría ser resuelta de forma matemática, paso a paso, pero no
estamos en esta auditoría para demostrar nuestros argumentos matemáticos avanzados sino para
encontrar la solución más rápida al problema y para ello usamos Excel, si bien podríamos plantear el
problema en otro tipo de programas matemáticos como Scientific Workplace 5.
La contratación de potencia debe seguir la siguiente regla de acuerdo a la normativa vigente:
A continuación se expresan todos los datos de la tabla.
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Tabla 7. Cuadro de optimización de la potencia eléctrica actual.
A continuación obtenemos el resultado de la optimización mediante Solver de Excel:
Tabla 8. Cuadro de optimización de la potencia eléctrica optimizada.
Por lo tanto, el valor que hace que se pague menos en función de la información suministrada es
definitivamente:
P1 (kW) P2 (kW) P3 (kW)
65,714 65,714 65,714
Tabla 9. Potencias para una 3.0A.
P1 (kW) P2 (kW) P3 (kW)
60,000 60,000 60,000
Período P1 (kW) P2 (kW) P3 (kW) P1 (kW) P2 (kW) P3 (kW) P1 (€/kW) P2 (€/kW) P3 (€/kW)
17/07/2013 - 20/09/2013 38 67 33 51,00 75,00 51,00 3,384156 2,030493 1,353662 393,92
20/09/2013 - 21/10/2013 34 81 34 51,00 117,00 51,00 3,496961 2,098176 1,398784 495,17
21/10/2013 - 21/11/2013 75 66 19 99,00 72,00 51,00 3,496961 2,098176 1,398784 568,61
21/11/2013 - 18/12/2013 77 72 15 105,00 90,00 51,00 3,04574 1,827444 1,218296 546,41
18/12/2013 - 20/01/2014 73 72 18 93,00 90,00 51,00 3,722571 2,233543 1,489029 623,16
20/01/2014 - 18/02/2014 71 57 23 87,00 57,00 51,00 1,240857 0,744514 0,496343 175,71
18/02/2014 - 20/03/2014 68 43 19 78,00 51,00 51,00 3,4697 2,081819 1,38788 447,59
20/03/2014 - 24/04/2014 63 52 21 63,00 52,00 51,00 4,047983 2,428789 1,619193 463,90
24/04/2014 - 21/05/2014 31 69 20 51,00 81,00 51,00 3,12273 1,873637 1,249092 374,73
21/05/2014 - 18/06/2014 30 53 19 51,00 53,00 51,00 3,238386 1,943031 1,295354 334,20
18/06/2014 - 21/07/2014 30 35 18 51,00 51,00 51,00 3,816669 2,290001 1,526668 389,30
21/07/2014 - 20/08/2014 26 23 18 51,00 51,00 51,00 3,4697 2,081819 1,38788 353,91
Suma total 5.166,59
Celda objetivo
P1 (kW) P2 (kW) P3 (kW)
60,000 60,000 60,000 5.166,59
65,714 65,714 65,714 5.091,41
75,18
3,84
15,79
94,81
Ahorro bruto
Impuesto eléctrico (5,1126527 %)
IVA 21 %
Ahorro neto
Iniciales
Optimizadas
Precio (€)
OPTIMIZACIÓN DE POTENCIA SEGÚN LOS DATOS DE POTENCIA MÁXIMA PARA UNA 3.0A
Potencias contratadas (kW)Precio (€)
Potencias máximas registradas Potencias facturadas (kW)
Potencias contratadas (kW)
Precio (€/kW y período)
P1 (kW) P2 (kW) P3 (kW)
65,714 65,714 65,714
Período P1 (kW) P2 (kW) P3 (kW) P1 (kW) P2 (kW) P3 (kW) P1 (€/kW) P2 (€/kW) P3 (€/kW)
17/07/2013 - 20/09/2013 38 67 33 55,86 67,00 55,86 3,384156 2,030493 1,353662 400,68
20/09/2013 - 21/10/2013 34 81 34 55,86 105,00 55,86 3,496961 2,098176 1,398784 493,77
21/10/2013 - 21/11/2013 75 66 19 87,00 66,00 55,86 3,496961 2,098176 1,398784 520,85
21/11/2013 - 18/12/2013 77 72 15 93,00 78,00 55,86 3,04574 1,827444 1,218296 493,85
18/12/2013 - 20/01/2014 73 72 18 81,00 78,00 55,86 3,722571 2,233543 1,489029 558,92
20/01/2014 - 18/02/2014 71 57 23 75,00 57,00 55,86 1,240857 0,744514 0,496343 163,23
18/02/2014 - 20/03/2014 68 43 19 68,00 55,86 55,86 3,4697 2,081819 1,38788 429,75
20/03/2014 - 24/04/2014 63 52 21 63,00 55,86 55,86 4,047983 2,428789 1,619193 481,13
24/04/2014 - 21/05/2014 31 69 20 55,86 69,00 55,86 3,12273 1,873637 1,249092 373,48
21/05/2014 - 18/06/2014 30 53 19 55,86 55,86 55,86 3,238386 1,943031 1,295354 361,77
18/06/2014 - 21/07/2014 30 35 18 55,86 55,86 55,86 3,816669 2,290001 1,526668 426,38
21/07/2014 - 20/08/2014 26 23 18 55,86 55,86 55,86 3,4697 2,081819 1,38788 387,61
Suma total 5.091,41
Celda objetivo
P1 (kW) P2 (kW) P3 (kW)
60,000 60,000 60,000 5.166,59
65,714 65,714 65,714 5.091,41
75,18
3,84
15,79
94,81
Ahorro bruto
Impuesto eléctrico (5,1126527 %)
IVA 21 %
Ahorro neto
Iniciales
Optimizadas
Precio (€)
OPTIMIZACIÓN DE POTENCIA SEGÚN LOS DATOS DE POTENCIA MÁXIMA PARA UNA 3.0A
Potencias contratadas (kW)Precio (€)
Potencias máximas registradas Potencias facturadas (kW)
Potencias contratadas (kW)
Precio (€/kW y período)
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Los parámetros y las opciones de Solver en este caso son las siguientes:
Fig. 3. Parámetros y opciones de Solver usados.
¿Cómo se ha construido el cuadro anterior?
Se tienen los registros máximos de potencia de cada período facturado (maxímetros). Por ley, cuando
existe un contador que toma lectura de 6 períodos cuando son solo 3 se considera:
Esos datos se han rellenado en la tabla en color morado.
Luego se escribieron en verde las potencias contratadas actuales que serán las celdas a variar mediante
el algoritmo de convergencia de Solver modificando dichas celdas para obtener el valor mínimo de coste,
que es la celda objetivo, en rojo.
A la hora de facturar la potencia tenemos en cuenta lo siguiente de acuerdo al RD 1164/2001:
Si la potencia máxima registrada (maxímetro) es igual o menor al 85 % de la potencia contratada
se facturará el 85 % de esta última potencia, es decir,
Si la potencia máxima registrada (maxímetro) es mayor del 85 % y a su vez menor que el 105 % de la
potencia contratada, la potencia facturada será la que marque el maxímetro; esto es,
En caso de que la potencia máxima registrada (maxímetro) supere el 105 % de la potencia
contratada se usará la fórmula descrita anteriormente:
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Para calcular el máximo beneficio para el campo de fútbol (valor mínimo en coste de la celda roja, o
celda objetivo) se realiza un proceso de optimización matemática mediante el operador Solver de Excel
donde se programa siguiendo las restricciones:
Tras la programación de todas las celdas azules con las condiciones para la potencia de facturación, la
celda roja es la “objetivo” donde se hace que sea una optimización por el valor mínimo, que es lo que nos
interesa, mínimo coste.
Cuando se varían las celdas verdes de potencia contratada también se modifican las celdas azules
(potencias facturadas) y las celdas anaranjadas (precio en €), no así las celdas amarillas, pues éstas son
invariables ya que consideramos fijas en el pasado. Las fórmulas anteriores de facturación están
engranadas para su obtención y dependen como es obvio de las potencias contratadas y de los
maxímetros.
En definitiva, de las figuras anteriores obtenemos el ahorro final y, de acuerdo al resultado, no
recomendamos cambiar la potencia pues el ahorro es insignificante en el período y podrían darse
situaciones este nuevo año que hicieran tender a cero el ahorro. No obstante, al menos con este cálculo y
para el período analizado, sabemos que las potencias están bien ajustadas.
Además, debería calcularse el ahorro para un año y no para el período estudiado que es de 399 días.
Potencias contratadas (kW) Precio (€)
P1 (kW) P2 (kW) P3 (kW)
Iniciales 60,000 60,000 60,000 5.166,59
Optimizadas 65,714 65,714 65,714 5.091,41
Ahorro bruto 75,18
Impuesto eléctrico (5,1126527 %) 3,84
IVA 21 % 15,79
Ahorro neto en período 399 días 94,81
Ahorro neto anual 86,73
Tabla 10. Ahorro neto anual calculado.
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Los informes de Excel son los siguientes:
Microsoft Excel 12.0 Informe de respuestas
Hoja de cálculo: [Optimización potencia contratada en campo de fútbol.xlsx]Optimización potencia contrat.
Celda objetivo (Mínimo)
Celda Nombre Valor original Valor final
$P$22 Suma total Precio (€) 5.166,59 5.091,41
Celdas cambiantes
Celda Nombre Valor original Valor final
$J$7 P1 (kW) 60,000 65,714
$K$7 P2 (kW) 60,000 65,714
$L$7 P3 (kW) 60,000 65,714
Restricciones
Celda Nombre Valor de la celda Fórmula Estado Divergencia
$J$7 P1 (kW) 65,714 $J$7<=$K$7 Obligatorio 0
$K$7 P2 (kW) 65,714 $K$7<=$L$7 Obligatorio 0
$J$7 P1 (kW) 65,714 $J$7<=$L$7 Obligatorio 0
$J$7 P1 (kW) 65,714 $J$7>=15.001 Opcional 50,713
$K$7 P2 (kW) 65,714 $K$7>=15.001 Opcional 50,713
$L$7 P3 (kW) 65,714 $L$7>=15.001 Opcional 50,713
Microsoft Excel 12.0 Informe de sensibilidad
Hoja de cálculo: [Optimización potencia contratada en campo de fútbol.xlsx]Optimización potencia contrat.
Celdas cambiantes
Valor Gradiente
Celda Nombre Igual reducido
$J$7 P1 (kW) 65,714 0,000
$K$7 P2 (kW) 65,714 0,000
$L$7 P3 (kW) 65,714 0,000
Restricciones
Valor Multiplicador
Celda Nombre Igual de Lagrange
$J$7 P1 (kW) 65,714 0,000
$K$7 P2 (kW) 65,714 -4,099
$J$7 P1 (kW) 65,714 -6,714
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Microsoft Excel 12.0 Informe de límites
Hoja de cálculo: [Optimización potencia contratada en campo de fútbol.xlsx]Informe de límites 1
Celda objetivo
Celda Nombre Igual
$P$22 Suma total Precio (€) 5.091,41
Celdas cambiantes
Límite Celda
Límite Celda
Celda Nombre Igual
inferior objetivo
superior objetivo
$J$7 P1 (kW) 65,714
15,001 7207,020
65,714 5091,413
$K$7 P2 (kW) 65,714
65,714 5091,413
65,714 5091,413
$L$7 P3 (kW) 65,714
65,714 5091,413
#N/A #N/A
Aún así, detallamos la propuesta de mejora.
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SITUACIÓN ACTUAL
Potencia contratada: P1 = P2 = P3 = 60 kW
Energía consumida en el período analizado (kWh) de 399 días 115.197,00
Energía consumida en un año promediado (kWh) 105.380,71
Gasto término de potencia actual en período analizado (€) 5.166,59
Gasto término de potencia actual en anual promediado (€) 4.726,33
Precio considerado término de potencia P1 (€/kW) 3,296035
Precio considerado término de potencia P2 (€/kW) 1,977620
Precio considerado término de potencia P3 (€/kW) 1,318414
Emisiones de CO2 (t/año) 21,24
CAMBIO PROPUESTO
Potencia contratada: P1 = P2 = P3 = 65,714 kW
Energía consumida en el período analizado (kWh) de 427 días 115.197,00
Energía consumida en un año promediado (kWh) 105.380,71
Gasto término de potencia optimizada en período analizado (€) 5.091,41
Gasto término de potencia optimizada en anual promediado (€) 4.657,56
Precio considerado término de potencia P1 (€/kW) 3,296035
Precio considerado término de potencia P2 (€/kW) 1,977620
Precio considerado término de potencia P3 (€/kW) 1,318414
Emisiones de CO2 (t/año) 21,24
INVERSIÓN
Cambiar potencia (derechos de enganche)(€) 9,04
TOTAL INVERSIÓN (€) 9,04
IVA (%) 21,00%
TOTAL INVERSIÓN CON IVA (€) 10,94
AHORRO
AHORRO ECONÓMICO/AÑO (€) 68,77
AHORRO PORCENTUAL (%) 1,46%
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (kWh) 0
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (tep) 0
PERÍODO DE RETORNO (años), según VRI Inmediato
PERÍODO DE RETORNO (años), según VAN Inmediato
AHORRO DE CO2 (t/año) 0
PLAZO ESTIMADO IMPLANTACIÓN MEDIDA Inmediato
Tabla 11. Propuesta de mejora por cambio de tarifa eléctrica.
Como el resultado del retorno de la inversión es inmediato no hay que hacer más cálculos.
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4. MEJORA 4. TEMPORIZADORES PARA APAGADOS AUTOMÁTICOS DE LA
ILUMINACIÓN DE ASEOS Y VESTUARIOS DEL CAMPO DE FÚTBOL.
Los baños es una zona proclive a que queden encendidos interruptores de luz por descuido o desidia. Es
por ello que esta propuesta de mejora lo que hace es incorporar unos temporizadores en el interruptor con
una regulación en tiempo de apagado y de esta forma evitar consumo eléctrico innecesario. Los
temporizadores serán del tipo interruptor y encastrables en modelos tipo Simón de la serie 82, es decir, que
habrá que retirar el antiguo interruptor y sustituirlo por este mecanismo que incorpora la función de
temporizado.
Se propondrán 12 interruptores temporizados.
En los baños del campo de fútbol se detectan en total 19 luminarias contendiendo cada una de ellas 2
lámparas fluorescentes de 1,2 m y tubo T8 de ø26 mm de 36 W con reactancia y cebador (balastro
electromagnético) que suma al conjunto 4 W, por lo que cada equipo gasta 40 W, 80 por luminaria.
Del cuadro del balance de situación podemos extraer los datos de uso. Generalmente los detectores de
presencia pueden ahorrar en torno a un 20 % de la electricidad normal en las lámparas a las que tenga
control. Este es un breve resumen de la situación:
Denominación Nº Potencia
unitaria (W)
Potencia
total (W)
Horas /
año
Factor
reductor %
Consumo
anual (kWh)
Ahorro
energético
(kWh año)
Precio
unitario
(€)
Inversión
total (€)
Lámpara 1 x 2
fluorescente 1,2 m, 36
W
38 40 1.520 1.557,5 75 1.776,12
Detectores de
presencia 12 Ahorro de 20 % sobre consumo (kWh) 355,22 69,00 € 828,00 €
Tabla 12. Resumen datos lámparas y detectores propuestos para la mejora de interruptores temporizados.
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SITUACIÓN ACTUAL
Baños sin interruptores temporizadores de apagado
Potencia 38 lámparas fluorescentes de 40 W (kW) 1,520
Precio electricidad (medio 2.014) (€/kWh) 0,184582
Horas encendido día (h/día) 8,9
Días / año (días/año) 175
Horas / año (h/año) 1.558
Factor reductor de consumo 75,00%
Consumo (kWh) 1.776,12
Coste consumo electricidad (€) 327,84
Emisiones de CO2 (t/año) 0,51
CAMBIO PROPUESTO
Baños con 12 interruptores temporizadores de apagado
Potencia 38 lámparas fluorescentes de 40 W (kW) 1,520
Precio electricidad (medio 2.014) (€/kWh) 0,184582
Horas encendido día (h/día) (20 % de ahorro) 7,12
Días / año (días/año) 175
Horas / año (h/año) 1.246
Factor reductor de consumo 75,00%
Consumo (kWh) 1.420,44
Coste consumo electricidad (€) 262,19
Emisiones de CO2 (t/año) 0,41
INVERSIÓN
Compra de 12 interruptores temporizados por sensor 828,00
Mano de obra instalación (se supone hace personal del ayuntamiento) 0,00
TOTAL INVERSIÓN 828,00
GASTOS Y AMORTIZACIONES POR DEPRECIACIÓN
Mantenimiento anual (€), se incluye en el mantenimiento actual 0,00
Amortización anual lineal (€) 33,12
Vida útil (años) 25,00
AHORRO
AHORRO ECONÓMICO/AÑO (€) 65,65
AHORRO PORCENTUAL (%) 20,00%
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (kWh) 355,68
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (tep) 0,03
PERÍODO DE RETORNO (años), según VRI 25,45
PERÍODO DE RETORNO (años), según VAN 20,56
AHORRO DE CO2 (t/año) 0,10
PLAZO ESTIMADO IMPLANTACIÓN MEDIDA < 1 mes
Tabla 13. Situación de mejora propuesta baños ikastola con interruptores temporizados.
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Definimos los siguientes valores para las ecuaciones de obtención de valor de retorno de la inversión, todas
en tanto por uno:
: tipo de interés de referencia del mercado. Consideramos:
: tipo de incremento de la inflación. Tomamos:
k : tipo de interés real que se obtiene de promediar los dos tipos anteriores, t y g.
: tipo aplicado por incremento de precios del suministro de agua, tomando:
Cálculo del período de retorno:
a. Valor de retorno de la inversión VRI o PAYBACK.
b. Valor de retorno que hace VAN = 0.
Despejando, se obtiene:
En este caso coinciden prácticamente el cálculo por el VAN y el VRI. La razón es que los tipos de interés y
son similares.
El cálculo del VAN es positivo porque hemos estimado una vida útil de 25 años pero consideramos que la
medida no merece la pena, aún siendo técnicamente viable la inversión.
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5. MEJORA 5. DISMINUCIÓN DEL COSTE DE ENERGÍA Y AUMENTO DE LA
EFICIENCIA LUMINOSA MEDIANTE SUSTITUCIÓN DE TODAS LAS LÁMPARAS
DEL CAMPO DE FÚTBOL.
Se realiza una propuesta de sustitución para todos los puntos de luz instalados en el edificio, para calcular
la rentabilidad de cambiar todas las luces del campo de futbol. No obstante, a la hora de realizar una
sustitución, siempre se puede realizar una selección de aquellos puntos de mayor interés, en principio
aquellos que supongan el mayor consumo anual.
En primer lugar teníamos en iluminación el siguiente cálculo que aparece en el documento de la auditoría
de “situación actual”:
Denominación Nº
Potencia
unitaria
(W)
Potencia
total (W)
Área
(m2) Planta
Horas
/ año
Factor
reductor
%
Consumo
anual
(kWh)
Consumo
anual
(tep)
Fluorescente T8 ø26 mm 58 W,
1.5 m 26 62 1.612 40,58 interior 2.820 65 2.955 0,25
Focos PL (ojo de buey) 20 20 400 -- grada 1.180 65 307 0,03
Proyectores halogenuros
metálicos VHM 26 852 22.152 10,5 exterior 913 75 15.164 0,91
Fluorescente T8 ø26 mm 36 W,
1,2 m 47 39 1.833 81,4 interior 2.820 65 3.360 0,29
Fluorescente T5 ø16 mm 18 W,
0.6 m 1 20 20 2,4 interior 2.820 65 37 0,00
Incandescente 6 60 360 4,64 interior 2.820 65 660 0,06
126 Total 26,377 kW
Total 22.483 kWh 1,54 tep
Tabla 14. Potencias y consumo de la instalación actual.
Se han considerado para el campo de futbol 2.820 h/año a razón de 230 días/año para la iluminación
interior, es decir unas 12,26 h/día; para los focos PL externos de las gradas se han estimado 1.180 h/año,
mientras que para los focos de los proyectores 913 h/año. El motivo del leve aumento en horas de estos
focos de la grada en relación a los proyectores externos es por alguna operación de limpieza o supervisión
de esta zona en ausencia de nadie jugando o entrenando.
Hemos aplicado un factor reductor (en %) diferente para cada uno de los usos. En el caso de la
iluminación de las torretas el factor de reducción es levemente mayor pues consideramos que hemos
atinado mejor a la hora de calcularlo (véase apartados anteriores donde está el proceso) puesto que
cuando se encienden, no se iluminan la totalidad de los focos, y para calcular los consumos es preciso
tener en cuenta este aspecto.
Ahora vamos a detallar las nuevas potencias y consumos con las lámparas propuestas. El ahorro
energético resultante en la tabla siguiente será la diferencia entre el consumo anual de la tabla anterior
menos el consumo energético de la propuesta.
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La vida útil es de 50.000 h y existe un grupo de 106 lámparas con 2.820 h/año mientras que 20 lámparas
tienen solo 1.180 h. Entonces la vida media anual a considerar será:
Denominación Planta
Propuesta con
tecnología más
eficiente
Nº
unidades
propuesta
Potencia
unitaria
propuesta
(W)
Potencia
total
propuesta
(W)
Consumo
anual
(kWh)
Consumo
anual
propuesta
(kWh)
Ahorro
energético
(kWh año)
Precio
unitario
Inversión
total
Consumo
anual
(tep)
propuesta
Fluorescente T8 ø26 mm 58
W, 1.5 m interior Tubo LED 22 W 26 24 624 2.955 1.143,79 1.811,21 47,40 1.232,40 0,10
Focos PL (ojo de buey)
grada Lámpara LED 8 W 20 10 200 307 153,4 153,6 20,00 400 0,01
Proyectores halogenuros
metálicos VHM*
exterior Proyectores 400 W* 26 450 11.700 15.164 5.608,98 9.555,02 850,00 22.100 0,48
Fluorescente T8 ø26 mm 36
W, 1,2 m interior Tubo LED 18 W 47 20 940 3.360 1.723,02 1.636,98 38,00 1.786 0,15
Fluorescente T5 ø16 mm 18
W, 0.6 m interior Tubo LED 8 W 1 10 10 37 18,33 18,67 19,00 19 0,00
Incandescente interior Lámpara LED 20 W 6 20 120 660 219,96 440,04 28,00 168 0,02
Total 126
13.594,00 22.483,00 8.867,48 13.615,52
25.705,40 0,76
Tabla 15. Potencias y consumo de la propuesta de iluminación más eficiente y de menor consumo.
(*) Tal y como se ha indicado, se da una propuesta de sustitución para todos los puntos de luz del edificio;
no obstante, en este caso, la inversión es muy elevada para el ahorro que aportan, como se demostrará.
A continuación, veremos el resultado obtenido de la medida propuesta donde se sustituyen todas las
lámparas. El periodo de amortización de la sustitución de la totalidad de las luminarias es elevado, puesto
que hay puntos cuya inversión es alta en comparación con el ahorro. No obstante, en caso de realizar una
selección de aquellos puntos más interesantes, el periodo de amortización se vería notablemente
reducido.
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SITUACIÓN ACTUAL
Iluminación tradicional
Potencia 126 lámparas de diversos tipos (kW) 26,377
Precio electricidad (medio 2.014) (€/kWh) 0,184582
Horas encendido día (h/día) Varios
Días / año (días/año) 230
Horas / año (h/año) Varios
Factor reductor de consumo Varios
Consumo (kWh) 22.483
Coste consumo electricidad (€) 4.149,95
Emisiones de CO2 (t/año) 14,59
CAMBIO PROPUESTO
Cambiar toda la iluminación por lámparas más eficientes y menos costosas
Potencia 126 lámparas led de diversos tipos más eficientes (kW) 13,594
Precio electricidad (medio 2.014) (€/kWh) 0,184582
Horas encendido día (h/día) (20 % de ahorro) Varios
Días / año (días/año) 230
Horas / año (h/año) Varios
Factor reductor de consumo Varios
Consumo (kWh) 8.867,48
Coste consumo electricidad (€) 1.636,77
Emisiones de CO2 (t/año) 5,75
INVERSIÓN
Compra de 126 lámparas 25.705,40
Mano de obra instalación (se supone hace personal del ayuntamiento) 0,00
TOTAL INVERSIÓN (€) 25.705,40
IVA (%) 21,00%
TOTAL INVERSIÓN CON IVA (€) 31.103,53
GASTOS Y AMORTIZACIONES POR DEPRECIACIÓN
Mantenimiento anual (€), se incluye en el mantenimiento actual 0,00
Amortización anual lineal (€) 1.187,87
Vida útil (años) 21,64
AHORRO
AHORRO ECONÓMICO/AÑO (€) 2.513,17
AHORRO PORCENTUAL (%) 60,56 %
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (kWh) 13.615,52
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (tep) 1,17
PERÍODO DE RETORNO (años), según VRI 15,72
PERÍODO DE RETORNO (años), según VAN 14,68
AHORRO DE CO2 (t/año) 8,84
PLAZO ESTIMADO IMPLANTACIÓN MEDIDA < 1 mes
Tabla 16. Situación de mejora propuesta iluminación más eficiente y con menor consumo.
Definimos los siguientes valores para las ecuaciones de obtención de valor de retorno de la inversión, todas
en tanto por uno:
: tipo de interés de referencia del mercado. Consideramos:
: tipo de incremento de la inflación. Tomamos:
k : tipo de interés real que se obtiene de promediar los dos tipos anteriores, t y g.
: tipo aplicado por incremento de precios del suministro de electricidad, tomando:
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Cálculo del período de retorno:
a. Valor de retorno de la inversión VRI o PAYBACK.
b. Valor de retorno que hace VAN = 0.
Despejando, se obtiene:
En este caso se aproximan un poco el cálculo por el VAN y el VRI. La razón es que los tipos de interés y
son similares pero divergen en un lapso de tiempo más largo. El retorno de la inversión es viable pues la
vida útil de las lámparas es de más de 29 años..
El cálculo del VAN nos dirá que la inversión puede ser rentable. Esto es fácilmente deducible pues si
consideramos que las luces implementadas tienen una duración de 29,28 años de media, como antes
calculamos y resulta un retorno inferior a esa cifra sin hacer cálculos sabemos que el VAN > 0:
Probemos otra medida donde consideremos solo algunos tipos de luces y veamos si la operación sale más
rentable pues es cierto que un retorno de más de 14 años parece bastante largo.
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6. MEJORA 6. DISMINUCIÓN DEL COSTE DE ENERGÍA Y AUMENTO DE LA
EFICIENCIA LUMINOSA MEDIANTE SUSTITUCIÓN DE ALGUNAS DE LAS
LÁMPARAS DEL CAMPO DE FÚTBOL.
Se realiza una propuesta de sustitución para ALGUNOS de los puntos de luz instalados en el edificio en vista
del mal resultado de la propuesta de medida 6, para calcular la rentabilidad de cambiar ALGUNAS luces
del campo de futbol.
En primer lugar teníamos en iluminación el siguiente cálculo que aparece en el documento de la auditoría
de “situación actual”, excepto la de los proyectores halogenuros metálicos VHM que procederemos a no
incluir:
Denominación Nº
Potencia
unitaria
(W)
Potencia
total (W)
Área
(m2) Planta
Horas
/ año
Factor
reductor
%
Consumo
anual
(kWh)
Consumo
anual
(tep)
Fluorescente T8 ø26 mm 58 W,
1.5 m 26 62 1.612 40,58 interior 2.820 65 2.955 0,25
Focos PL (ojo de buey) 20 20 400 -- grada 1.180 65 307 0,03
Proyectores halogenuros
metálicos VHM -- -- -- -- -- -- -- -- --
Fluorescente T8 ø26 mm 36 W,
1,2 m 47 39 1.833 81,4 interior 2.820 65 3.360 0,29
Fluorescente T5 ø16 mm 18 W,
0.6 m 1 20 20 2,4 interior 2.820 65 37 0,00
Incandescente 6 60 360 4,64 interior 2.820 65 660 0,06
100 Total 4.225,00 kW
Total 7.319,00 kWh 0,63 tep
Tabla 17. Potencias y consumo de la instalación actual.
Se han considerado para el campo de futbol a razón de , es decir unas .
Para los focos de las gradas se han estimado .
La vida media anual en este caso es:
Hemos aplicado un factor reductor % igual, en este caso, para cada uno de los usos.
Ahora vamos a detallar las nuevas potencias y consumos con las lámparas propuestas. El ahorro
energético resultante en la tabla siguiente será la diferencia entre el consumo anual de la tabla anterior
menos el consumo energético de la propuesta.
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Denominación Planta
Propuesta con
tecnología más
eficiente
Nº
unidades
propuesta
Potencia
unitaria
propuesta
(W)
Potencia
total
propuesta
(W)
Consumo
anual
(kWh)
Consumo
anual
propuesta
(kWh)
Ahorro
energético
(kWh año)
Precio
unitario
Inversión
total
Consumo
anual
(tep)
propuesta
Fluorescente T8 ø26 mm 58
W, 1.5 m interior Tubo LED 22 W 26 24 624 2.955 1.143,79 1.811,21 47,40 1.232,4 0,10
Focos PL (ojo de buey)
grada Lámpara LED 8 W 20 10 200 307 153,4 153,6 20,00 400 0,01
Proyectores halogenuros
metálicos VHM*
exterior Proyectores 400 W* -- -- -- -- -- -- -- -- --
Fluorescente T8 ø26 mm 36
W, 1,2 m interior Tubo LED 18 W 47 20 940 3.360 1.723,02 1.636,98 38,00 1.786 0,15
Fluorescente T5 ø16 mm 18
W, 0.6 m interior Tubo LED 8 W 1 10 10 37 18,33 18,67 19,00 19 0,00
Incandescente interior Lámpara LED 20 W 6 20 120 660 219,96 440,04 28,00 168 0,02
Total 100
1.894,00 7.319,00 3.258,50 4.060,50
3.605,40 0,28
Tabla 18. Potencias y consumo de la propuesta de iluminación más eficiente y de menor consumo.
A continuación, veremos el resultado obtenido de la medida propuesta donde se sustituyen ALGUNAS de
las lámparas habiendo suprimido las marcadas en rojo en las tablas anteriores. Veamos si con la sustitución
de estas lámparas obtenemos valores de retorno de la inversión razonables.
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SITUACIÓN ACTUAL
Iluminación tradicional
Potencia100 lámparas de diversos tipos (kW) 4,225
Precio electricidad (medio 2.014) (€/kWh) 0,184582
Horas encendido día (h/día) Varios
Días / año (días/año) 230
Horas / año (h/año) Varios
Factor reductor de consumo Varios
Consumo (kWh) 7.319,00
Coste consumo electricidad (€) 1.350,95
Emisiones de CO2 (t/año) 4,75
CAMBIO PROPUESTO
Cambiar alguna iluminación por lámparas más eficientes y menos costosas
Potencia 100 lámparas led de diversos tipos más eficientes (kW) 11,008
Precio electricidad (medio 2.014) (€/kWh) 0,184582
Horas encendido día (h/día) (20 % de ahorro) Varios
Días / año (días/año) 230
Horas / año (h/año) Varios
Factor reductor de consumo Varios
Consumo (kWh) 3.258,50
Coste consumo electricidad (€) 601,46
Emisiones de CO2 (t/año) 2,11
INVERSIÓN
Compra de 100 lámparas (€) 3.605,40
Mano de obra instalación (se supone hace personal del ayuntamiento) (€) 0,00
TOTAL INVERSIÓN (€) 3.605,40
IVA (%) 21,00%
TOTAL INVERSIÓN CON IVA (€) 4.362,53
GASTOS Y AMORTIZACIONES POR DEPRECIACIÓN
Mantenimiento anual (€), se incluye en el mantenimiento actual 0,00
Amortización anual lineal (€) 159,11
Vida útil (años) 22,66
AHORRO
AHORRO ECONÓMICO/AÑO (€) 749,49
AHORRO PORCENTUAL (%) 55,48%
AHORRO ENERGÍA/AÑO (kWh) 4.060,50
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (tep) 0,35
PERÍODO DE RETORNO (años), según VRI 6,11
PERÍODO DE RETORNO (años), según VAN 6,08
AHORRO DE CO2 (t/año) 2,64
PLAZO ESTIMADO IMPLANTACIÓN MEDIDA < 1 mes
Tabla 19. Situación de mejora propuesta iluminación más eficiente y con menor consumo solo con algunas lámparas.
Definimos los siguientes valores para las ecuaciones de obtención de valor de retorno de la inversión, todas
en tanto por uno:
: tipo de interés de referencia del mercado. Consideramos:
: tipo de incremento de la inflación. Tomamos:
k : tipo de interés real que se obtiene de promediar los dos tipos anteriores, t y g.
: tipo aplicado por incremento de precios del suministro de electricidad, tomando:
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Cálculo del período de retorno:
a. Valor de retorno de la inversión VRI o PAYBACK.
b. Valor de retorno que hace VAN = 0.
Despejando, se obtiene:
En este caso coinciden prácticamente el cálculo por el VAN y el VRI. La razón es que los tipos de interés y
son similares. El retorno ahora sí es viable.
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7. MEJORA 7. ENCENDIDO PROGRESIVO DE LA ILUMINACIÓN DE LAS TORRETAS
DEL CAMPO DE FUTBOL.
Esta propuesta de mejora, se realiza en base a los valores de consumos registrados mediante el sistema de
monitorización colocado para la medición de consumos eléctricos del edificio.
Mediante varios análisis realizados, se observa que existe un pico de consumo de potencia que se produce
en torno a las 18:00 – 19:00 de la tarde (hora en la que se encienden las luces de las torretas del campo
exterior). Esto es debido a que la intensidad de arranque simultáneo de dichas torres puede ser 5 veces la
intensidad nominal e incluso más.
Actualmente, el edificio dispone de la siguiente tarifa y potencias contratadas:
Número
de contrato Especificación y calle
Potencia actual contratada Tarifa
actual P.PUNTA P.LLANO P.VALLE
393327772
ED - FUTBOL ZELAIA - PISZINAK -
Bº ARANDIA, 3, Bajo 1A
60 kW 60 kW 60 kW 3.0 A
Tabla 20. Tarifa y potencias de acceso
Los periodos horarios de la tarifa de acceso contratada son los siguientes:
Horario P1 P2 P3
Invierno 18:00 - 22:00 08:00 - 18:00
22:00 - 24:00 00:00 - 08:00
Verano 11:00 -15:00 08:00 - 11:00
15:00 - 24:00 00:00 - 08:00
Nº de horas 4 12 8
Tabla 21. Períodos tarifarios eléctricos.
En base al análisis de facturas, se observa que la potencia demandada, supera a la potencia contratada.
Se adjunta a continuación una tabla con los maxímetros registrados en el año 2014:
Desde… Hasta… P1 (kW)
Punta
P2 (kW)
Llano
P3 (kW)
Valle
19/11/2014 18/12/2014 69 59 31
21/10/2014 19/11/2014 56 79 22
19/09/2014 21/10/2014 45 93 57
20/08/2014 19/09/2014 0 0 0
21/07/2014 20/08/2014 26 23 18
18/06/2014 21/07/2014 30 35 18
21/05/2014 18/06/2014 30 53 19
24/04/2014 21/05/2014 31 69 20
20/03/2014 24/04/2014 63 52 21
18/02/2014 20/03/2014 68 43 19
20/01/2014 18/02/2014 71 57 23
18/12/2013 20/01/2014 73 72 18
Tabla 22. Maxímetros año 2014
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Tabla 23. Registro de maxímetros.
Los excesos se producen sobre todo en los meses de invierno, en el periodo que corresponde entre las
horas 18:00 a 22:00.
A continuación, se adjunta la curva de carga tipo que se produce en las instalaciones. La fecha
seleccionada para el ejemplo es la del 6 de diciembre.
Tabla 24. Curva de carga tipo.
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Tabla 25. Pico de potencia activa.
Tabla 26. Pico de potencia activa.
Cabe mencionar que las compañías eléctricas aplican una penalización por periodo, cuando la potencia
demandada supera el 105 % de la potencia contratada (en este caso 63 kW). Independientemente del
número de veces que se produzca el exceso, la penalización se calcula por el valor máximo de potencia
demandada registrado en el contador (maxímetro).
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El precio de la potencia, es diferente para los 3 periodos (punta, llano y valle).
Este concepto es importante, ya que la repercusión de un exceso de potencia no es la misma en
cualquier periodo horario. A pesar de ser primordial evitar las penalizaciones en cualesquiera de los
periodos, la penalización por kW y por día será mayor en un periodo horario que en otro.
Se adjunta el extracto de la factura del mes de diciembre en la que se puede visualizar la penalización del
exceso realizado en el periodo PUNTA.
Tabla 27. Penalización de una factura.
Las penalizaciones durante el año 2014, han sido de 495,30 € (Impuestos e IVA incluidos).
En base a los consumos registrados, se observa que el pico de potencia demandado, viene dado por el
encendido de los equipos de iluminación.
Cualquier dispositivo dispone un pico de potencia en el arranque, y luego se estabiliza.
La presente propuesta, contempla la instalación de un sistema de encendido progresivo, con el fin de que
no se produzca el pico de arranque de todos los equipos al mismo tiempo, pudiendo así evitar que se
produzca el exceso de potencia por cargas simultáneas.
No solo se logra evitar las penalizaciones, sino que se podrá ajustar la potencia contratada, y ello supondrá
un ahorro notable para la instalación.
Descripción del sistema.
A continuación se describe la situación actual de los cuadros eléctricos.
El cuadro eléctrico principal, está compuesto por dos cuadros independientes, un cuadro correspondiente
a la iluminación de las torretas exteriores, y otro correspondiente al resto de circuitos.
El cuadro correspondiente a las torretas a su vez dispone de 8 líneas (2 por torreta). En teoría, esta
sectorizado de tal manera que los días pares utilizan una de las líneas de cada torreta y otra los días
impares. Aunque según las mediciones, consideramos que se encienden todos los puntos.
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Fig. 4. Cuadro eléctrico iluminación torretas.
Fig. 5. Cuadro eléctrico resto circuitos.
El sistema a utilizar es un sistema modular de monitorización y control basado en un registrador. Dicho
equipo es capaz de realizar el registro de variables analógicas, su visualización mediante gráficas,
descarga de los datos registrados, envío de esos datos por email o por ftp, gateway Modbus TCP y/o
BACnet…
La propuesta, contempla la programación del encendido, con el fin de que se enciendan
secuencialmente las diferentes líneas o circuitos de iluminación.
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Mediante funciones de control se podrán definir además diferentes alarmas relacionadas con las variables
analógicas registradas y también se podrá realizar el control de iluminación (ON/OFF, regulación,
luminosidad, movimiento,…)
Para la implantación del sistema son necesarios los siguientes dispositivos:
Dispositivo Precio
unitario Nº unidades Importe total
1 ud. SPM3241 (Fuente de alimentación) 63,825 1 63,825
1 ud. SH2WEB24 (Registrador) 897,75 1 897,75
1 ud. SH2MCG24 (Generador de canales) 237,225 1 237,225
2 ud. SH2RE16A4 (4 salidas a relé) 175,8 2 351,6
1 ud. SH1DUPFT (Equipo necesario si entre el cuadro
general y el del alumbrado hay mucha distancia) 31,275 1 31,275
1 ud. EM24DINAV53DISX (Equipo de medida trifásico
con MODBUS RS485) 365,85 1 365,85
3 ud. transformadores de intensidad 195 3 585
Importe total sin IVA 2.532,52 €
IVA (21%) 531,83 €
Importe Total
(IVA Incluido) 3.064,35 €
Tabla 28. Elementos de la instalación.
Ahorro previsto mediante el sistema propuesto.
Por un lado, se evitará el pico de potencia demandado, por lo que se evitarán las penalizaciones por
exceso de potencia.
Se estima que evitando los picos de arranque, la contratación podría verse reducida ligeramente y
posicionarse en torno a 50 kW, lo cual también supone un ahorro. En el cálculo no se tiene en cuenta el
término de energía puesto que a pesar de existir un ahorro, es despreciable.
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Situación actual.
Numero
de contrato Especificación y calle
Potencia actual contratada Tarifa
actual P.PUNTA P.LLANO P.VALLE
393327772
ED - FUTBOL ZELAIA - PISZINAK -
Bº ARANDIA, 3, Bajo 1A
60 kW 60 kW 60 kW 3.0 A
Termino fijo anual (sin impuestos) 4.501,93 €
Penalizaciones (sin impuestos) 389,38 €
Impuesto eléctrico 250,08 €
IVA (21%) 1.079,69 €
Total 6.221,08 €
Tabla 29. Situación actual.
Situación propuesta.
Número
de contrato Especificación y calle
Potencia propuesta Tarifa
actual P.PUNTA P.LLANO P.VALLE
393327772
ED - FUTBOL ZELAIA - PISZINAK -
Bº ARANDIA, 3, Bajo 1A
50 kW 50 kW 50 kW 3.0 A
Termino fijo anual (Sin impuestos) 3.751,61 €
Penalizaciones (Sin impuestos) 0,00 €
Impuestos eléctricos 191,81 €
IVA (21%) 828,12 €
Total 4.771,53 € Tabla 30. Situación propuesta.
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SITUACIÓN ACTUAL
Contrato electricidad 3.0 A 3 períodos (60kW)
Energía consumida en el período analizado (kWh) 82.264,00
Gasto término de potencia 60 kW anual (€) 4.501,93
Penalizaciones por excesos 389,38
Impuestos eléctricos 250,08
IVA (21%) 1.079,69
Total 6.221,08
CAMBIO PROPUESTO
Contrato electricidad 3.0A 3 períodos con Audax
Energía consumida en el período analizado (kWh) 82.264,00
Gasto término de potencia 50 kW anual (€) 3.751,61
Penalizaciones por excesos 0,00 €
Impuestos eléctricos 191,81
IVA (21%) 828,12
Total 4.771,53
INVERSIÓN
Sistema de encendido secuencial (€) 2.532,52 €
TOTAL INVERSIÓN (€) 2.532,52 €
IVA (%) 21,00%
TOTAL INVERSIÓN CON IVA (€) 3.064,35 €
GASTOS Y AMORTIZACIONES POR DEPRECIACIÓN
Mantenimiento anual (€), se incluye en el mantenimiento actual 0,00
Amortización anual lineal (€) 126,63
Vida útil (años) 20,00
AHORRO
AHORRO ECONÓMICO/AÑO (€) 1.449,55
AHORRO PORCENTUAL (%) 23,30
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (kWh) 0
AHORRO ENERGÉTICO/AÑO (tep) 0
PERÍODO DE RETORNO (años), según VRI 1,90
PERÍODO DE RETORNO (años), según VAN 1,93
AHORRO DE CO2 (t/año) 0
PLAZO ESTIMADO IMPLANTACIÓN MEDIDA <1 mes
Tabla 31. Propuesta para encendido progresivo iluminación.
Definimos los siguientes valores para las ecuaciones de obtención de valor de retorno de la inversión, todas
en tanto por uno:
: tipo de interés de referencia del mercado. Consideramos:
: tipo de incremento de la inflación. Tomamos:
k : tipo de interés real que se obtiene de promediar los dos tipos anteriores, t y g.
: tipo aplicado por incremento de precios del suministro de agua, tomando:
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Cálculo del período de retorno:
a. Valor de retorno de la inversión VRI o PAYBACK.
b. Valor de retorno que hace VAN = 0.
Despejando, se obtiene:
En este caso coinciden prácticamente el cálculo por el VAN y el VRI. La razón es que los tipos de interés y
son similares.
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8. CUADRO-RESUMEN DE LAS MEJORAS PROPUESTAS.
Mejora Descripción Inversión (€) Payback
(años)
Ahorro
energético
(kWh/año)
Ahorro
económico
(€/año)
Emisiones
CO2 no
emitidas
(t/año)
1 SUSTITUCIÓN CALDERA ELÉCTRICA POR BOMBA DE CALOR
DE SUELO PARA ACS 18.045,84 1,13 90.987,00 9.516,94 26,11
2 CONTRATACIÓN ELÉCTRICA CON OTRA
COMERCIALIZADORA 0,00 0,00 0,00 2.812,81 0,00
3 OPTIMIZACIÓN DE LA POTENCIA ELÉCTRICA CONTRATADA 9,04 0,00 0,00 68,77 0,00
4
TEMPORIZADORES PARA APAGADOS AUTOMÁTICOS DE LA
ILUMINACIÓN DE ASEOS Y VESTUARIOS DEL CAMPO DE
FÚTBOL
828,00 20,56 355,68 65,65 0,10
5
DISMINUCIÓN DEL COSTE DE ENERGÍA Y AUMENTO DE LA
EFICIENCIA LUMINOSA MEDIANTE SUSTITUCIÓN DE TODAS
LAS LÁMPARAS DEL CAMPO DE FÚTBOL
25.705,40 14,68 13.615,52 2.513,17 8,84
6
DISMINUCIÓN DEL COSTE DE ENERGÍA Y AUMENTO DE LA
EFICIENCIA LUMINOSA MEDIANTE SUSTITUCIÓN DE
ALGUNAS DE LAS LÁMPARAS DEL CAMPO DE FÚTBOL
3.605,40 6,08 4.060,50 749,49 2,64
7 ENCENDIDO PROGRESIVO DE LA ILUMINACIÓN DE LAS
TORRETAS DEL CAMPO DE FUTBOL 2.532,52 1,93 0,00 1.449,55 0,00
TOTAL SIN MEDIDAS IMPOSIBLES 25.020,80 -- 95.403,18 21.940,89 28,85
PROMEDIO 4.170,13 8,01 15.900,53 2.443,87 4,81
Medidas imposibles
Medidas entre 0 y 2 años
Medidas entre 2 y 5 años
Medidas de más de 5 años
Tabla 32. Cuadro - resumen de las medidas de mejora propuestas. En azul: propuestas de mejoras de energía térmica, en negro: propuestas de mejora de energía eléctrica
Queremos recalcar el hecho de que el 82,28 % del importe de todas las inversiones
, se
recupera en menos de 2 años, en caso de realizarlas todas a la vez, lo cual es muy interesante desde el
punto de vista económico.
En este caso los desgloses por energía térmica y eléctrica no se dan, pues solo existen mejoras para
elementos con energía eléctrica. Aún así, se escriben.
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9. AHORRO EN COSTES ECONÓMICOS DESGLOSADOS.
Se desglosa el ahorro en costes económicos:
Ahorro económico energía eléctrica/año (€/año) 21.940,89 100 %
Ahorro económico energía térmica/año (€/año) 0,00 0 % Fig. 6. Desglose ahorro económico.
10. AHORRO EN COSTES ENERGÉTICOS DESGLOSADOS.
Se desglosa el ahorro energético:
Ahorro en energía eléctrica/año (kWh/año) 95.403,18 100 %
Ahorro en energía térmica/año (kWh/año) 0,00 0 % Fig. 7. Desglose ahorro económico.
11. INVERSIÓN TOTAL DESGLOSADA.
La inversión total desglosada para todas las medidas excepto la 5 es la siguiente:
Inversión en energía eléctrica/año (€/año) 25.020,80 100 %
Inversión en energía térmica/año (€/año) 0,00 0 % Fig. 8. Desglose inversión
12. EMISIONES DE CO2 NO EMITIDAS.
Las emisiones de CO2 evitadas son:
Emisiones de CO2 por energía eléctrica ahorrada (t/año) 28,85 100 %
Emisiones de CO2 por energía térmica ahorrada (t/año) 0,00 0 % Fig. 9. Desglose de emisiones de CO2
13. NOTA SOBRE EL IVA.
En todas las propuestas se ha incluido el IVA de la inversión. Sin embargo en los cálculos del retorno de la
inversión tanto por el VRI como por el VAN se ha omitido para los valores de inversión, ahorro, amortización
y mantenimiento. El motivo es que todos los ratios calculados de electricidad (€/kWh), consumo de agua
(€/m3) se han calculado sin IVA, que es como suele siempre darse en auditorías.
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14. RECOMENDACIONES FINALES.
Espero que las mejoras encontradas para el campo municipal de Arandia signifiquen un mayor
aprovechamiento energético y que redunden en una disminución de costes, favorable también para el
medio ambiente.
Barakaldo, 19 de enero de 2.015.
El ingeniero industrial,
José Manuel GÓMEZ VEGA,
colegiado 6.026 por el Col. Of. de Ing. Industriales de Bizkaia.