nĂşmero 015. Noviembre / diciembre 2015
CONTENIDOS edita Centro Tecnológico CARTIF Parque Tecnológico de Boecillo, 205, Boecillo - Valladolid. www.cartif.es
redacción Departamento de Comunicación CARTIF
colaboraciones División de Energía
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El proyecto
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Eventos
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diseño y maquetación www.typopotamo.com
fotografías e infografías Archivo CARTIF. Imagination at work, Cascade Steel Portada y contraportada: Typopótamo
TICS PARA LA E
CARTA DE LA REDACCIÓN En este último mes del año en el que la COP 21 de París y la lucha contra el cambio climático acaparan titulares y espacio informativo, nos parece especialmente interesante hablar de las muchas soluciones tecnológicas que ya existen en el mercado para poder ahorrar energía de forma limpia. La labor de investigadores, tecnólogos y científicos en dar respuesta a una situación aparentemente irreversible ha sido continua desde hace décadas. En un momento en el que algunos se preguntan si el avance de las tecnologías de la producción es la causa de tantos males medioambientales, los que trabajamos en I+D preferimos buscar otras tecnologías que ayuden a mejorar la situación. Si términos como “eficiencia energética”, “reducción de emisiones” y “economía circular” ya forman parte del vocabulario cotidiano de los ciudadanos de medio mundo, pronto lo harán otros como el que analizamos en este número de CARTIF NEWSVIEW. Building Energy Management System (más conocido como BEMS) es un sistema de gestión de energía que revolucionará la manera de consumir energía en los edificios, responsables de más del 25% del consumo de energía total de un país. Un sistema que ya está probado y que se aplica, aunque aún se siga mejorando a través de proyectos de investigación. En este número explicamos en qué consiste y cómo puede ayudarnos.
EFICIENCIA ENERGÉTICA
cartif al día
cartif al día Esta selección de noticias es sólo una pequeña parte de la actividad del Centro en las últimas semanas. Puede seguirnos en tiempo real a través de nuestra web y redes sociales OPTEEMAL; DISEÑO DE PROYECTOS DE REHABILITACIÓN ENERGÉTICA El nuevo proyecto de CARTIF en el marco de las Smart Cities se basa en su experiencia en el desarrollo de proyectos de rehabilitación energética y plantea un nuevo desafío: la creación de una plataforma de diseño de proyectos de rehabilitación energética a nivel de distrito, que proporcionará un diseño sistemático, integrado y optimizado basado en un enfoque de tipo “entrega de proyecto integrado”. Esta plataforma permitirá reducir el tiempo de desarrollo de los mismos y las incertidumbres asociadas al proceso.
BATTLE CO2; NUEVO LIFE DE CARTIF SOBRE ASFALTOS SOSTENIBLES El proyecto BATTLE CO2, se enmarca en las acciones LIFE contra el cambio climático y propone incorporar la biomasa como combustible alternativo en los procesos de fabricación de mezclas asfálticas. Con la colaboración de Collosa y la PTC, durante los próximos tres años se llevarán a cabo una serie de actuaciones encaminadas a demostrar la viabilidad de esta hipótesis, diseñando un proceso de fabricación de mezclas bituminosas en el que se opere sin usar combustibles fósiles. Se espera conseguir una reducción de emisiones de gases de efecto invernadero en la etapa de fabricación de un 80%.
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CONCLUSIONES FINALES DEL PROYECTO OPTIRAIL Después de tres años de ejecución este proyecto europeo ha conseguido plantear un marco de trabajo inteligente dentro del ámbito del mantenimiento ferroviario cuyo principal objetivo es facilitar el proceso de toma de decisiones para que sea efectivo y eficiente en los corredores ferroviarios europeos. Utilizando técnicas de inteligencia computacional y lógica difusa se ha desarrollado una nueva herramienta basada en conocimiento que ha sido validada en dos casos de estudio. La herramienta combina un enfoque top-down, desde las normas y regulaciones existentes hacia la planificación de las intervenciones en la vía, con un enfoque bottom-up, desde las intervenciones hacia las normas y regulaciones.
LA GESTIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS EN ZONAS REMOTAS, NUEVO PROYECTO LIFE El proyecto PAVEtheWAYSTE pretende facilitar la aplicación de la Directiva Marco de Residuos en zonas remotas, permitiendo a las autoridades locales y regionales mejorar su desempeño municipal en el campo del reciclaje de residuos Para conseguirlo, se confeccionará un plan de gestión de residuos sólidos económicamente viable, basado en la demostración de un sistema innovador para la separación de los residuos sólidos urbanos (RSU) en origen. Este sistema será capaz de ordenar y tratar diferentes tipos de materiales reciclables y residuos orgánicos de tal forma que se puedan recuperar directamente los productos finales de alta calidad y pureza.
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NUEVO PROYECTO EN EL SECTOR DEL CALZADO El proyecto LACTISHOE trabajará durante los próximos dos años en una nueva gama de productos para el calzado (plantillas y forro interior) con propiedades beneficiosas para el pie mediante la incorporación de ácido láctico microencapsulado. De esta manera, se consigue dar un valor añadido a un residuo, el suero lácteo que nunca se ha usado en el sector del calzado, planteando una gran innovación en la industria del calzado y consiguiendo un beneficio medioambiental.
REEMAIN, EJEMPLO DE PROYECTO DE FABRICACIÓN DEL FUTURO EN COLOMBIA El investigador de CARTIF y coordinador de REEMAIN, Aníbal Reñones, transmitió los avances conseguidos en el proyecto en el país sudamericano a empresarios y proveedores de tecnologías energéticas de la región de Medellín y a estudiantes y profesores del Instituto Tecnológico Metropolitano de la misma ciudad. El objetivo del proyecto es diseñar la factoría del futuro en base a criterios de eficiencia energética y gestión sostenible de los residuos generados durante los procesos de fabricación. El proyecto pretende conseguir una producción cercana a los cero residuos dentro de los estándares de eficiencia energética 2.0.
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CARTIF, INVITADO POR EASME A COMPARTIR SU EXPERIENCIA EN GESTIÓN DE PROYECTOS LIFE La Agencia Ejecutiva para las Pymes EASME organizó el pasado 29 de octubre en Bruselas la reunión de lanzamiento de todos los proyectos aprobados en la convocatoria LIFE 2014. En el marco de esta jornada, CARTIF fue invitado a dar una charla sobre los principales desafíos a los que se enfrenta un coordinador de proyectos LIFE, gracias a la experiencia adquirida por los investigadores del centro a través de los 12 proyectos en marcha de esta convocatoria, 8 de ellos como coordinadores.
EL PROYECTO REMOURBAN, PREMIADO POR EL DIARIO NOTTINGHAM POST
REMOURBAN recibió uno de los galardones concedidos por el rotativo inglés a las mejores iniciativas medioambientales llevadas a cabo en la región inglesa de Nottinghamshire. La propia ciudad de Nottingham es uno de los tres demostradores en los que se están llevando a cabo las acciones previstas en este proyecto europeo. Los ganadores y finalistas fueron elegidos dentro de diez categorías diferentes entre las más de 50 personas y organizaciones nominadas, con propuestas de soluciones innovadoras en la lucha contra el cambio climático para inspirar a las generaciones futuras.
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keywords rehabilitación de edificios ahorro
eficiencia energética control BEMS monitorización
Actualmente, la rehabilitación energética de edificios se ha convertido en una necesidad que reporta grandes beneficios sociales, económicos y medioambientales. La optimización de la energía favorece la confortabilidad de los edificios, supone un ahorro a nivel económico debido a la reducción del consumo, y por supuesto, tiene un menor impacto sobre el medio ambiente. Aprovechando las oportunidades que ofrece la situación actual en materia de rehabilitación, y dado el stock de edificios con un elevado margen de mejora y notables necesidades, es imprescindible la búsqueda de soluciones avanzadas, fiables e inteligentes que permitan un aumento considerable del porcentaje de eficiencia energética en los próximos años.
El objetivo principal del sistema BEMS es controlar los componentes activos de un edificio La mayor parte de edificios de España y de Europa no cumplen los requisitos que enumera la Directiva de Eficiencia Energética de Edificios (EPBD), la principal norma europea dirigida a garantizar el cumplimiento de los objetivos de la Unión Europea en lo referente a la contención de emisiones de gases de efecto invernadero, al consumo y eficiencia energética y a la generación de energía a partir de fuentes renovables.
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Estos requisitos pueden ser distintos dependiendo del uso que se le dé al inmueble o de si se trata de un edificio nuevo o ya existente. Sin embargo, persiguen el mismo fin. Uno de los objetivos principales de esta Directiva es la renovación del 3% de edificios del gobierno central y su correspondiente estrategia de rehabilitación. Además, el 60% de las viviendas españolas, responsables del 24% del consumo de energía total del país, fueron construidas antes de 1980, por lo que presentan deficiencias y escasas medidas orientadas a la eficiencia. El consumo energético representa entre un 20 y un 30% de los costes de operación de un edificio, y a su vez, estos suponen el 75% del coste del ciclo de vida del inmueble.
La monitorización ayuda a obtener un conjunto de KPIs que caracterizan el rendimiento térmico
En el mercado actual existen algunos sistemas de gestión de energía que ofrecen diversas funcionalidades, como la monitorización energética, la generación de informes sobre el consumo o la gestión de los proyectos de eficiencia energética. Estas soluciones están disponibles para una amplia variedad de áreas de aplicación: residencial, complejos de edificios, minería, comercio, industria, sector terciario, alumbrado público, coche eléctrico, Smart Grid, Smart Cities y gestores energéticos.
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Sin embargo, no todas las soluciones ofrecen un control inteligente basado en KPIs (Key Performance Indicators), aquellos valores procesados y recogidos a partir de los datos monitorizados que permiten evaluar el rendimiento y funcionamiento del sistema. Con el objetivo de mejorar estos procedimientos comerciales y conocer esos valores de evaluación, se está trabajando actualmente en el desarrollo de un sistema BEMS (Building Energy Management System) que ofrece nuevas funcionalidades que no se encuentran actualmente en el mercado. El sistema BEMS es un sistema inteligente de información complejo, multinivel, multiobjetivo, integrado y completo basado en costes, que actúa en edificios monitorizando y controlando los equipos mecánicos y eléctricos, entre los que destacan los de iluminación, climatización y sistemas de seguridad. Su propósito es convertir un edificio pasivo en uno activo e interactivo. Los BEMS, cada vez más usados en edificios para la gestión de los servicios de energía, pueden suponer hasta un 40% en el ahorro energético del inmueble. Estos sistemas, tienen en cuenta las múltiples soluciones posibles para conseguir una mayor eficiencia, y otorgan una mayor capacidad de decisión.
neración procesada de documentos. Aplicando el BEMS se consigue controlar todos los componentes activos de un edificio para optimizar la climatización e iluminación; mejorar el confort de las personas que habiten o usen el edificio y conseguir un importante ahorro energético”. El proceso de trabajo del BEMS comienza con la red de monitorización, que recoge la información del consumo energético y del confort. En esta red, los dispositivos de actuación permiten implementar las diversas estrategias de control. Por otro lado, los consumos eléctricos y térmicos de los diferentes sistemas también son recogidos con el fin de conocer las necesidades y el gasto de las diferentes salas del inmueble. Por último, complementando la información con los consumos térmicos y eléctricos a nivel global del edificio sirve para obtener el comportamiento histórico, así como los valores instantáneos en los que se basa la toma de decisiones, teniendo en cuenta en todo momento el confort de los usuarios.
CARTIF tiene años de experiencia en la aplicación de esta tecnología, en la que ha trabajado en numerosos proyectos. Uno de los últimos es el proyecto europeo BRESAER, cuyo principal objetivo es desarrollar y demostrar un sistema de recubrimiento industrial, innovador, eficiente y adaptable para la rehabilitación de edificios, incluyendo soluciones prefabricadas, activas y pasivas de forma combinada, y además integradas en una estructura de malla ligera. José Luis Hernández, investigador del Área de Energía de CARTIF, explica que “las cuatro funciones básicas de un sistema BEMS son la monitorización, el control, la optimización y la ge-
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El sistema BEMS también integra el concepto de Internet de las Cosas, al permitir armonizar todas las medidas en un modelo común, de manera que el control y comprensión de esos datos sean más sencillos. Un ejemplo de esta integración es otro de los proyectos coordinados por CARTIF en los últimos años, el BaaS. En este caso, como explica la investigadora del Área de Energía de CARTIF, Susana Martín, “se ha desarrollado un middleware que accede a la información relacionada con un edificio (redes de sensores, de automatización, estación meteorológica y BIM (Building Information Modelling)). Este middleware ofrece todos los datos disponibles de una manera homogénea a las empresas que se encarguen de la gestión energética del edificio.” En términos de “cloud”, añade Martín, BaaS establece un nuevo concepto: Building as a Service, puesto que el middleware ofrece de manera transparente el acceso a la información del edificio”.
El BEMS permite reducir el consumo de energía y aumenta el confort del usuario Las ventajas que supone la aplicación de un sistema BEMS, especialmente en términos de ahorro energético, se han aplicado hasta ahora en edificios residenciales. Sin embargo, en Europa hay un considerable parque de edificios históricos que fueron construidos sin tener en cuenta aspectos de eficiencia energética y que plantean numerosas restricciones a la hora de ser rehabilitados porque no se pueden incluir soluciones “intrusivas” (como el aislamiento térmico, por ejemplo).
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En estos casos, la aplicación de las TICs resulta decisiva para conseguir los mismos resultados sin dañar el valor estético del edificio. Otro de los proyectos en los que ha trabajado el equipo de investigadores de CARTIF, el 3ENCULT, desarrolló un BEMS específico para aplicar a los conjuntos históricos y patrimoniales. En este caso, el BEMS toma las medidas de un sistema de monitorización no intrusivo, inalámbrico y de bajo consumo. Además, el BEMS tiene en cuenta las restricciones de este tipo de edificios (por ejemplo, mantener la temperatura y humedad de una estancia) e incorpora a sus KPIs estos parámetros. El caso de estudio en el que trabajó CARTIF fue la rehabilitación de la Escuela de Ingeniería de Béjar (Salamanca), en la que el sistema se centró en el control de la iluminación y la mejora del confort térmico. Los resultados obtenidos muestran unos ahorros de hasta un 50% del consumo eléctrico, lo que presenta un interesante campo de aplicación en este sector.
Beneficios de la implantación del sistema Por todo lo visto hasta ahora, queda probado que la aplicación del sistema BEMS, junto con la implementación de soluciones pasivas, permite reducir hasta un 70% el consumo de energía primaria. Este hecho, unido al aumento del confort del usuario del edificio, sea de uso público o privado, hace que la aplicación de las TICS a la gestión de la eficiencia energética sea una solución que se aplicará a todo el parque de vivienda usada y de nueva construcción en los próximos años. Una herramienta útil y cada vez más sencilla de usar, que en el futuro permitirá al residente o usuario de un edificio tener el control absoluto sobre cómo gestionar los recursos energéticos que la tecnología le ofrece.
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el proyecto
el proyecto CALYPSO: mantenimiento predictivo en la fabricación del alambrón Un tren de laminación de alambre o tren de alambrón es un tipo complejo de instalación de la industria siderúrgica que permite, mediante un proceso de laminación en caliente, la obtención de acero en forma de barras.
CALYPSO permitiría a las acerías ahorrar muchos costes asociados a la destrucción de producto defectuoso Durante su proceso de fabricación pueden aparecer defectos en su superficie. Detectar estos defectos es indispensable para garantizar la calidad del producto final. El objetivo del proyecto CALYPSO ha sido desarrollar e implementar un algoritmo para clasificar los defectos encontrados en este proceso mediante ensayos no destructivos, concretamente, corrientes inducidas. La clasificación se hace sin tener ningún conocimiento previo sobre las clases de defectos que pueden presentarse. El alambrón se fabrica a partir de unos lingotes, llamados palanquillas, obtenidos de la fundición de chatarra. Las palanquillas son calentadas hasta unos 900º C, que es la temperatura en la que se tornan maleables sin llegar a fundirse completamente. Una vez en ese estado, las palanquillas son
Tren de laminación en caliente para la fabricación de alambrón.
Alambrón durante su fabricación
producto final Fuente: Cascade Steel
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procesadas por un tren de laminación, en cuyo interior la palanquilla pasa entre juegos de pares de rodillos cuya separación es cada vez menor. De esta manera las palanquillas se hacen cada vez más delgadas y largas. Al final del proceso, se obtienen unos rollos de alambre de varios kilómetros de longitud y de un diámetro del orden del centímetro. Los socios de este proyecto, co-financiado por el MINECO, han sido CARTIF y la empresa Isend. Isend es, precisamente, uno de los pocos fabricantes mundiales que ha desarrollado la tecnología necesaria para detectar esos defectos en las duras condiciones de fabricación del alambrón. La temperatura que han de soportar las sondas es de unos 900 ºC y han de ser capaces de detectar los defectos a la velocidad a la que se mueve el alambrón, que puede llegar a los 100 m/s. Además de la detección, la clasificación de los defectos encontrados es de gran importancia. Existen varias clases de defectos, cada una de diferente gravedad, y la tecnología en uso no permite diferenciar unos de otros, es decir, no permite clasificarlos. Esto obliga a desechar todo el alambrón que tenga algún defecto. Si fuera posible clasificar los defectos se podría destinar la producción defectuosa a aquellas aplicaciones que toleraran la presencia de los defectos de la clase detectada. Esto permitiría a las acerías ahorrar muchos costes asociados a la destrucción de producto defectuoso. Para tratar de solucionar este problema, en CARTIF se ha desarrollado un algoritmo que clasifica los defectos encontrados por los equipos de Isend. La mayor dificultad para desarrollar este algoritmo era que no se disponía de información sobre cuántas clases de defectos podían existir, ni del aspecto de las señales que generaban las
Defectos del alambrón
sondas de Isend cuando detectaban defectos pertenecientes a cada una de las clases. La estrategia seguida se basa en la clasificación no supervisada, gracias a la cual es posible descubrir las diferentes clases de defectos. La clave para tener éxito es la elección acertada de una distancia que permita medir el grado de semejanza entre los diferentes tipos de defectos. El algoritmo se ha probado con datos de control obtenidos en un tren de laminado y se han llegado a clasificar correctamente el 84% de los defectos. Esto supone un importante avance respecto a la tecnología actual. El éxito obtenido muestra lo prometedoras que son estas técnicas para clasificar defectos cuando no se cuenta con información sobre los posibles tipos de defectos existentes. Para llegar a la explotación industrial, sin embargo, es necesario desarrollar previamente una extensa campaña de pruebas para validar el algoritmo en todas las situaciones posibles. Este será el siguiente paso de la investigación.
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invierno 2015
30 de nov. /11de dic. 2 de diciembre ParĂs (Francia)
Sttutgart (Alemania)
UN climate change conference. COP21
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Hyderabad (India)
IBPSA 2015, Building Simulation Conference + INFO
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2 / 3 de febrero
18 / 19 de febrero
8 / 11 de marzo
BUDMA. International Construction and Architecture Fair
BIM European Summit
Sustainable Built Environment (SBE)
Poznan (Polonia)
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