GAT 19/3 Energía renovable y control de consumos by COAM

COLECCIÓN GAT 19 Rehabilitación

Guía de Asistencia Técnica 19

GAT 19/3 Energía renovable y control de consumos

GAT 19 Rehabilitaci贸n / 3 Energ铆a renovable y control de consumos

Responsables del Grupo de Trabajo de Rehabilitación: Pilar Pereda Suquet, Secretario de la Junta de Gobierno Inés Leal Maldonado, Vocal de la Junta de Gobierno Coordinación: Mª Luisa Martínez Vicente, arquitecto jefe de I+D+i

Autores de la guía específica GAT 19/3: Juan Crisóstomo Peris Ohrt Antonio Gómez Gutiérrez Luis González Alfonso Antonio Manuel Ramos-Izquierdo Esteban Beatriz Jiménez Pazos María Jesús Sacristán de Miguel Juan Manuel Trigo Fernández

Diseño Servicio Gráfico del COAM, Pedro Ibáñez Albert Maquetación y control de la edición Irene Valle Robles y Efraín Redondo Castillo Febrero 2015 © Del contenido y las imágenes: los autores. © De la presente edición: Ediciones de Arquitectura Fundación Arquitectura COAM COLEGIO OFICIAL DE ARQUITECTOS DE MADRID EDICIÓN DE PRUEBA

Colección Guías de Asistencia Técnica COAM: GAT 19 Dirigida por el Grupo de Trabajo de Rehabilitación del COAM 2013. Constituido por 83 vocales, arquitectos colegiados. Para la elaboración de contenidos de las guías específicas se ha contado con la participación de 42 de ellos: Alfredo Villanueva Paredes, Alicia Rodríguez Herrero, Ana Blasco Engelmo, Ana María, Rodríguez Méndez, Andrea Conti, Antonio Gómez Gutiérrez, Antonio Iraizoz García, Antonio Manuel Ramos-Izquierdo Esteban, Aurelio Pérez Álvarez, Beatriz Jiménez Pazos, Carmen Castañón Cristóbal, Celia Puertas Romero, Cristina Gallego Gamazo, Elena Romero Sánchez, Francisco Javier Vázquez Fernández, Javier Alonso Madrid, Jesús Jusdado García, José Ignacio Chico Crespo, José Luis Vázquez Montalvo, Juan Crisóstomo Peris Ohrt, Juan Manuel Trigo Fernández, Laura Bellido García-Seco, Lorenzo Redondo García, Lourdes Serrano Cadahía, Luis González Alfonso, Luis Jesús Panea Domínguez, Mª Isabel Sardón Taboada, Mª Luisa Martínez Vicente, Manuel Vega-Leal Ordóñez, María Antonia Ferreira Romero, María Jesús Sacristán de Miguel, María José Gutiérrez Alonso, María Teresa Tuya Solar, Marina Siles Arnal, Mario Fernández Cadenas, Marta Pérez Hernández, Mercedes Serrano Cadahía, Miguel Ángel Esteve Campillo, Raquel Dueñas Villamiel, Roberto Bosqued García, Rosa Bellido Pla, Santiago Rodríguez-Gimeno Martínez.

GT Mixto AENOR: Lorenzo Redondo García, Mª Luisa Martínez Vicente, Marina Marqués Raez, Carmen García, Vicente Górriz, AENOR GT Mixto VIVE: Ana Díaz García, Mª Jesús Cañas, Mª Luisa Martínez Vicente, Vicente Gorritz. GT Mixto ONCE

Responsables del grupo de trabajo: Pilar Pereda Suquet, Secretario de Junta de Gobierno del COAM Inés Leal Maldonado, Vocal 6º de Junta de Gobierno del COAM

Coordinación general del grupo de trabajo: Mª Luisa Martínez Vicente, Arquitecto Jefe de I+D+i del COAM

Estructura organizativa / guías previstas:

RESPONSABLES DEL GT REHABILITACIÓN

COORDINACIÓN GENERAL

Gt-Subgrupos de trabajo

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GAT 19/1

GAT 19/5

GAT 19/6

GAT 19/7

GAT 19/2

GAT 19/3

GAT 19/4

Gtm-Subgrupos de trabajo mixtos ( con colaboración externa)

Gtm VIVE

Gtm ONCE

GAT 19/10

GAT 19/11

Agradecimiento de la Junta de Gobierno: A todos los arquitectos indicados por su participaci贸n a lo largo del proceso de creaci贸n y elaboraci贸n del trabajo colectivo encomendado, realizando aportaciones de gran valor y experiencia profesional que lo han hecho posible. Especial agradecimiento por su dedicaci贸n a aquellos que han desarrollado los diferentes contenidos. Igualmente, para aquellos que han estado al cuidado del resultado final.

PRESENTACIÓN El Colegio Oficial de arquitectos de Madrid COAM, continúa su labor de formación técnica, asesoramiento y difusión de todos aquellos aspectos técnicos que componen la complejidad del proceso edificatorio, con este conjunto de guías enumerado que constituye una colección completa, interactiva y viva. La edificación es un sector clave de la economía y tiene trascendencia los aspectos sociales, medioambientales, y culturales, en el desarrollo y calidad de vida. Es un proceso complejo que requiere la participación de muchos agentes y profesionales, y en el caso de la rehabilitación esto adquiere mayor trascendencia al actuar sobre el patrimonio construido, donde los valores patrimoniales, de responsabilidad y sostenibilidad son aún mas importantes. Los arquitectos, somos los profesionales técnicos que tenemos la responsabilidad global en el proyecto, coordinación y dirección de las obras de arquitectura, como establece la Ley de Ordenación de la Edificación, pero en el proceso participan de forma decisiva otros agentes, profesionales, propietarios y usuarios Hoy la Rehabilitación de edificios, la Renovación y la Regeneración urbana son protagonistas de nuestra actividad, por ello el conocimiento adecuado de esos procesos es imprescindible para la consecución de los objetivos propuestos en el nuevo marco legislativo. La información contenida en esta guía pretende dar a conocer: la normativa, su aplicación y las funciones de los agentes intervinientes. La Guía va dirigida a todos los actores implicados en el proceso de la rehabilitación, como: profesionales del sector, entidades, organismos, administración pública, propietarios, promotores y empresas La guía GAT 19 pertenece a la colección de guías de Asistencia Técnica del COAM y estará formada por un sistema de publicaciones independientes y complementarias; que permitan obtener una información completa sobre la rehabilitación y un asesoramiento especializado de aquellos aspectos y tecnologías que faciliten la rehabilitación en la actualidad. La información elaborada por el Grupo de Trabajo de Rehabilitación, constituido por el COAM con este fin. Se estructura en dos niveles diferenciados en función del alcance de los contenidos, dando lugar a las diferentes publicaciones de la colección, organizado en dos niveles: NIVEL GENERAL, permite tener una visión de conjunto de cómo se analiza la rehabilitación y regeneración urbana en el momento actual. Constituye la primera guía de la colección “GAT 19 Rehabilitación/0: La Rehabilitación en el momento actual” NIVEL ESPECÍFICO, desarrolla pormenorizadamente algunos de los aspectos conte-

nidos en el primer nivel, para aquellos lectores interesados en profundizar. Permite un conocimiento detallado y más especializado. Estos desarrollos se han formalizado como Guías específicas, que complementan la anterior. Los títulos previstos se relacio- nan en el capítulo 2 de la GAT 19/0. El COAM pretende que la información contenida en la colección permita al usuario un asesoramiento personalizado obteniendo respuesta en tiempo real a diferentes cuestiones en relación a la rehabilitación. Esta y otras iniciativas en marcha, convierten al COAM en catalizador del necesario impulso a la rehabilitación. Resulta imprescindible en la actualidad profesional del colectivo de arquitectos y en general para el sector de la edificación. No quiero terminar sin dar las gracias a todos los profesionales que han participado en su elaboración, contribuyendo a que esta iniciativa de la Junta de Gobierno que presido, haya sido una realidad.

José Antonio Granero Decano del COAM

COLECCIÓN GUÍAS DE ASISTENCIA TÉCNICA COAM GAT 19 Guía general GAT 19 Rehabilitación/0 La rehabilitación en el momento actual Guías específicas de esta colección: GAT 19 Rehabilitación/1: Marco legislativo aplicable a la rehabilitación. Modelo IEE GAT 19 Rehabilitación/2: La envolvente en la rehabilitación GAT 19 Rehabilitación/3: Energía renovable y control de consumos GAT 19 Rehabilitación/ 4: La certificación energética de edificios existentes GAT 19 Rehabilitación/5: La rehabilitación de barrios GAT 19 Rehabilitación/6: La rehabilitación de la edificación protegida GAT 19 Rehabilitación/7: Gestión integral de obras y ayudas a la rehabilitación GAT 19 Rehabilitación/8: Las buenas prácticas: Madrid RENOVE y otras experiencias GAT 19 Rehabilitación/9: Manual de uso y mantenimiento para edificios construidos con anterioridad a la Ley 2/1999 de la CM GAT19 Rehabilitación/10: Indicadores medioambientales de la rehabilitación residencial GAT 19 Rehabilitación/11: La accesibilidad en la Rehabilitación: Edificación y ámbitos urbanos (Fundación ONCE) GAT 19 Rehabilitación/12: Particiones / Suelos / Techos / Acabados GAT 19 Rehabilitación/13: El nuevo deber legal de conservación 2013

ÍNDICE 1. Introducción a la guía específica gat 19/3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2. Energías renovables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.1. Aerotermia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2. Biomasa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.3. Solar térmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.4. Fotovoltaica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 2.5. Geotermia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 2.6. Minieólica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 3. Control de consumos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 3.1. Hidroeficiencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Fichas técnicas de productos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

1. INTRODUCCIÓN Juan Crisóstomo Peris Ohrt

Rehabilitación y energías renovables Energías renovables. Cuando hablamos de energías renovables nos referimos a las energías que se obtienen de fuentes naturales virtualmente inagotables, o por la gran cantidad de energía que contienen o por su capacidad de regeneración por medios naturales. Entre estas energías se cuentan la energía eólica, energía geotérmica, energía hidroeléctrica, energía mareomotriz, energía solar, la biomasa y los biocombustibles. Similar al concepto de energías renovables, es el de la energía alternativa, realmente se debería decir fuente de energía alternativa. Definimos fuente de energía alternativa como aquella que puede sustituir a las energías o fuentes de energía actuales debido a su menor efecto contaminante o a su capacidad de renovación. Uno de los grandes medidores del progreso y bienestar de una sociedad es el consumo de energía. Un modelo de economía como el actual, dependiente del continuo crecimiento, demanda igualmente un aumento del consumo de energía. Las fuentes de energía fósil y nuclear que se han utilizado habitualmente hasta este momento de la historia son finitas, por tanto, es inevitable que llegue un determinado momento en el que la demanda no pueda ser satisfecha y el sistema colapse, a no ser que podamos desarrollar o descubrir nuevas fuentes de energía. Estas serían las fuentes de energía alternativas. El concepto de energía alternativa se utiliza desde los años 70 del siglo pasado, momento en el que se empezó a tener en cuenta la posibilidad de agotamiento de las energías tradicionalmente usadas en un plazo más o menos corto, y que es necesario encontrar alternativas. Actualmente las fuentes de energía alternativa son una realidad y su uso se extiende por todo el mundo y forman parte de los medios de generación de energías normales. Que las fuentes de energía alternativa sean renovables no implica que sean ilimitadas, y, por tanto, tienen un potencial máximo de explotación lo que significa que se pueden agotar. Esto supone que, aunque sustituyamos las fuentes de energía tradicionales por fuentes de energía alternativas de forma gradual, no nos va a permitir continuar con el modelo económico actual. A partir de esta realidad, surge el concepto de Desarrollo sostenible que se basa en las siguientes premisas: -- Uso de fuentes de energía renovables. -- Uso de fuentes limpias, sustituyendo los procesos de combustión convencionales por otros menos contaminantes. -- Explotación extensiva de las fuentes de energía, favoreciendo el autoconsumo como alternativa a la construcción de grandes infraestructuras de generación y distribución de energía eléctrica, dentro de lo posible. -- Disminución de la demanda energética, mediante la mejora del rendimiento de los dispositivos eléctricos. -- Reducción o eliminación de los consumos innecesarios.

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Las fuentes renovables de energía se pueden clasificar en dos categorías: no contaminantes o limpias y contaminantes. Las fuentes de energías renovables no contaminantes son: Energía azul: producida por la llegada de masas de agua dulce a masas de agua salada. -------

Energía eólica: producida por el viento. Energía geotérmica: producida por el calor de la tierra. Energía hidráulica o hidroeléctrica: producida por los ríos y corrientes de agua dulce. Energía mareomotriz: producida por las mareas y corrientes en los mares y océanos. Energía solar: producida por el sol. Energía undimotriz: producida por las olas.

Las fuentes de energía renovables contaminantes son las que se obtienen de la materia orgánica o biomasa mediante la combustión (madera), procesos de fermentación orgánica (bioetanol, biogás), reacciones de transesterificación (biodiesel) y de los residuos urbanos. Estas energías renovables contaminantes presentan, al igual que las energías producidas por combustibles fósiles, el problema de la emisión de dióxido de carbono, gas de efecto invernadero, además de presentar una combustión no limpia, emitiendo hollines y otras partículas sólidas, con lo que pueden llegar a ser más contaminantes que los combustibles tradicionales. Aún así se encuadran dentro de las energías renovables debido a que mientras se puedan cultivar las plantas que los producen no se agotarán. También se consideran más limpias porque el dióxido de carbono emitido en la combustión teóricamente ha sido absorbido a través de la fotosíntesis de las plantas de las que provienen. Históricamente, las energías renovables han sido una parte importante de la energía que ha utilizado la raza humana desde tiempos remotos, especialmente la solar, la eólica y la hidráulica. Con la invención de la máquina de vapor por James Watt a finales del siglo XVIII, que supuso el inicio de la Primera Revolución Industrial en Inglaterra, se empiezan a abandonar estas formas de aprovechamiento de la energía al considerarlas inestables en el tiempo y caprichosas, sustituyéndose por los motores térmicos y eléctricos. En esta época nada hacía prever el gran consumo que se produciría en los años siguientes y que ha llevado a los problemas ambientales y de agotamiento de las fuentes de energía utilizadas que se dan en la actualidad. En torno a la década de los años 70 del siglo pasado, las energías renovables se consideraron una alternativa a las energías tradicionales, debido a su disponibilidad presente y futura garantizada como por su menor impacto ambiental en el caso de las energías limpias, por esta razón se denominaron energías alternativas. Actualmente, la mayoría de estas energías son una realidad.

Las fuentes de energía. Dentro de las fuentes de energía podemos distinguir dos grandes grupos: permanentes, renovables o verdes y temporales o no renovables. Energías no renovables. Las fuentes de energía no renovables son las que provienen de combustibles fósiles que son recursos cuyas reservas se agotarán y tienen un periodo de producción de muchos millones de años. Los más importantes son el petróleo, el gas natural y el carbón, además de la energía nuclear. Energía fósil Los combustibles fósiles provienen de la acumulación de seres vivos que vivieron hace millones de años cuya materia orgánica se descompuso por la falta de oxígeno y la acción de la temperatura, presión y bacterias de tal manera que crearon moléculas con enlaces de alta energía. Estas acumulaciones se produjeron de forma sólida, al fosilizarse bosques en zonas pantanosas, dando lugar al carbón; de forma líquida o gaseosa, al fosilizarse grandes masas de plancton marino, dando lugar al petróleo y al gas natural. Energía nuclear La energía nuclear se crea mediante la desintegración del núcleo atómico de elementos pesados (por ejemplo el uranio) mediante un proceso denominado fisión nuclear, que libera energía radiante y cinética. Esta energía se aprovecha en las centrales termonucleares para producir electricidad a través de turbinas de vapor de agua. El principal inconveniente es la producción de residuos nucleares, altamente contaminantes y que tardan miles de años en perder la radiactividad. Desde hace un tiempo se está investigando el proceso de fusión nuclear, que consiste en unir dos átomos de hidrógeno para obtener un átomo de helio, reacción que produce gran cantidad de energía. El combustible (hidrógeno) es abundante en la naturaleza y el residuo (helio) no es ni radiactivo ni contaminante, por lo tanto, este proceso, de conseguirse, produciría energía no contaminante. Energías renovables o verdes. Las fuentes de energía verdes son las que se generan a partir de fuentes de energía primaria respetuosas con el medio ambiente, es decir, no son contaminantes por su modo de obtención o uso. En la actualidad están cobrando mayor importancia debido a la toma de conciencia a nivel internacional del problema del efecto invernadero y del calentamiento global, y, también, por la necesidad de reducir la dependencia energética y equilibrar la balanza comercial que tienen las economías nacionales que no disponen de fuentes de energía tradicionales y necesitan adquirir estos recursos en el mercado internacional.

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Energía hidráulica En las centrales hidroeléctricas se aprovecha la energía potencial acumulada en los saltos de agua para convertirla en energía eléctrica, mediante el aprovechamiento de la energía de los ríos para poner en funcionamiento unas turbinas que mueven un generador eléctrico. Es uno de los recursos más importantes cuantitativamente en la estructura de las energías renovables; una fuente energética limpia y autóctona pero para la que se necesita construir las necesarias infraestructuras que permitan aprovechar el potencial disponible con un coste nulo de combustible. El problema de este tipo de energía es que depende de las condiciones climatológicas. Biomasa La biomasa está constituida por un conjunto heterogéneo de materias orgánicas, tanto por su origen como por su naturaleza. En el contexto energético, la biomasa es una fuente de energía renovable basada en la utilización de la materia orgánica formada por vía biológica en un pasado inmediato o de los productos derivados de ésta, además tienen la consideración de biomasa la materia orgánica de las aguas residuales y los lodos de depuradora, así como la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos. La biomasa se considera energía renovable al proceder su energía de la energía solar captada a través del proceso de fotosíntesis de las plantas. En este proceso las plantas que contienen clorofila, transforman el dióxido de carbono ambiental y el agua en materiales orgánicos con alto contenido energético, almacenando la energía solar en forma de carbono. Esta energía almacenada se puede transformar en energía térmica, eléctrica o carburantes de origen vegetal. La liberación de esta energía mediante la combustión produce dióxido de carbono y agua. Los biocombustibles, que se definen como los productos de la biomasa que se utilizan para producir energía podemos distinguir, en función de su estado físico, biocombustibles sólidos, utilizados básicamente para fines térmicos y eléctricos, y líquidos, utilizados como biocarburantes para automoción. Energía solar fotovoltaica Se produce mediante la captación de la energía solar a través de paneles fotovoltaicos que permiten transformar la energía lumínica en energía eléctrica. En la radiación solar se distinguen básicamente dos componentes: la radiación directa y la radiación difusa. La radiación directa proviene directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas direcciones. Sin embargo, tanto la radiación directa como la radiación difusa son aprovechables. Los receptores se clasifican en activos y pasivos, en función de la utilización o no de mecanismos de orientación del sistema receptor hacia el Sol para mejorar la captación de la radiación directa. 16

La energía solar fotovoltaica tiene como importante ventaja la generación de energía en el mismo lugar de consumo mediante la integración arquitectónica en edificios, permitiendo la eliminación casi por completo de las pérdidas relacionadas con el transporte y de la dependencia energética. Existen diferentes tecnologías fotovoltaicas que buscan sacar el máximo rendimiento posible de la energía que recibimos del sol. Por ejemplo, tenemos los sistemas de concentración solar fotovoltaica, que utiliza la radiación directa con receptores activos para maximizar la producción de energía, muy eficiente para zonas de alta radiación solar; o los sistemas de célula solar de película fina, que permite altas eficiencias en zonas de baja radiación solar. Energía solar térmica Se produce por la captación de la energía del sol a través de paneles solares y su transformación en calor el cual puede destinarse a satisfacer las necesidades de agua caliente para consumo doméstico o industrial, para calefacción a hogares, hoteles, colegios o fábricas. También, se puede conseguir refrigeración durante las épocas cálidas. En agricultura se puede aplicar para crear invernaderos solares que favorezcan las mejoras de las cosechas en calidad y cantidad, los secaderos agrícolas que consumen mucha menos energía si se combinan con un sistema solar, y plantas de purificación o desalinización de aguas sin consumir ningún tipo de combustible. Energía eólica La energía eólica es la energía que se obtiene de la energía cinética generada por las corrientes de aire mediante unas turbinas eólicas que transforman ésta en energía eléctrica, mediante unas aspas o hélices que hacen girar un eje central conectado a un generador eléctrico. La utilización de la energía eólica se conoce desde la antigüedad, cuando se empleaba para mover los barcos mediante velas o para hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. Es un tipo de energía verde. La energía del viento se produce por el movimiento de las masas de aire que desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión. Las diferentes temperaturas y presiones en la atmósfera, provocadas por la absorción de la radiación solar, son las que producen estas diferencias que dan lugar al viento. Entre las ventajas que presenta el uso de la energía fotovoltaica están: -- El volumen de emisiones de gases invernadero evitadas que contribuyen a la estabilidad climática del planeta. -- Su contribución a minimizar el calentamiento global. -- Entre las ventajas sociales y económicas, podemos destacar que refuerza la competitividad general de la industria y tiene efectos positivos y tangibles en el desarrollo regional, la cohesión económica y social y el empleo.

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Entre las desventajas que presenta la energía eólica, que hace que algunos pongan en duda que sea una alternativa a las fuentes de energía actuales, está la intermitencia en su producción al depender del viento. Además, hay que tener en cuenta el impacto en la calidad del paisaje, los efectos sobre la avifauna y el ruido. Energía geotérmica La energía geotérmica es la energía que obtiene mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra que llega a la corteza terrestre que calienta las aguas subterráneas hasta temperaturas de ebullición, y, por tanto, se pueden utilizar para accionar turbinas eléctricas o para calentar. Energía marina La energía marina o energía de los mares es la energía renovable producida por las olas del mar, las mareas, la salinidad y las diferencias de temperatura del océano, cuyo movimiento da lugar a gran cantidad de energía cinética que se puede aprovechar para generar electricidad. Podemos distinguir los siguientes tipos: -- Undimotriz: energía producida por las olas. -- Mareomotriz: energía producida por las mareas. -- Energía de las corrientes: producida por las corrientes marinas, mediante la captación a través de convertidores de energía cinética similares a los aerogeneradores empleando en este caso instalaciones submarinas para corrientes de agua. -- Maremotérmica: producida por la diferencia de temperaturas entre la superficie del mar y las aguas profundas. -- Energía osmótica: producida por la diferencia de los gradientes de salinidad existentes en el agua. Ventajas e inconvenientes. Energías ecológicas. Las fuentes de energía renovables tienen la ventaja de su diversidad y abundancia, porque el Sol es el que las abastece de energía (radiación solar, viento, lluvia, etc.) y éste seguirá funcionando durante los próximos miles de millones de años. Otra de las ventajas que se da en determinadas fuentes de energía renovables es que no producen gases de efecto invernadero ni otras emisiones, contrariamente a lo que ocurre con los combustibles, sean fósiles o renovables. Además, algunas fuentes renovables no emiten dióxido de carbono adicional, salvo los necesarios para su construcción y funcionamiento, y no presentan ningún riesgo suplementario. Sin embargo, no todo son ventajas, algunos sistemas de energía renovable generan problemas ecológicos particulares. Por ejemplo, los primeros aerogeneradores eran peligrosos para los pájaros, pues sus aspas giraban muy deprisa, las centrales hidroeléctricas pueden crear obstáculos a la emigración de ciertos peces. 18

Naturaleza difusa Un problema que aparece por la como se producen de las energías renovables es su naturaleza difusa, con la excepción de la energía geotérmica la cual, sin embargo, solo es accesible donde la corteza terrestre es fina, como las fuentes calientes y los géiseres. Esto ha supuesto que como ciertas fuentes de energía renovable proporcionan una energía de una intensidad relativamente baja, distribuida sobre grandes superficies, el desarrollo de nuevos tipos de “centrales” para convertirlas en fuentes utilizables. Irregularidad. Las necesidades de consumo de la sociedad actual hace necesaria que la producción de energía eléctrica sea permanente, exigiendo fuentes de alimentación fiables y/o medios de almacenamiento (sistemas hidráulicos de almacenamiento por bomba, baterías, futuras pilas de combustible de hidrógeno, etc.). Estos sistemas de almacenamiento tienen, todavía, unos elevados costos de producción y, por tanto, no son rentables en pequeños equipos autónomos. Fuentes renovables contaminantes La biomasa, que almacena activamente el carbono del dióxido de carbono, formando su masa con él y crece mientras libera el oxígeno de nuevo, al quemarse vuelve a combinar el carbono con el oxígeno, formando de nuevo dióxido de carbono. Teóricamente es un ciclo cerrado que resultaría un saldo nulo de emisiones de dióxido de carbono, al quedar las emisiones fruto de la combustión fijadas en la nueva biomasa. Realmente, habría que considerar la energía contaminante empleada en la siembra, en la recolección y la transformación, por lo que el balance es negativo. Por otro lado, la biomasa no es realmente inagotable, aun siendo renovable. No está claro, además, que la agricultura tenga la capacidad para proporcionar las cantidades de masa vegetal que sea necesaria si esta fuente se populariza. También está demostrado que todos los biocombustibles producen mayor cantidad de dióxido de carbono por unidad de energía producida que los equivalentes fósiles. La energía geotérmica no solo se encuentra muy restringida geográficamente sino que algunas de sus fuentes son consideradas contaminantes. Esto debido a que la extracción de agua subterránea a alta temperatura genera el arrastre a la superficie de sales y minerales no deseados y tóxicos.

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Diversidad geográfica. Algunos países y regiones disponen de recursos sensiblemente mejores que otros, en particular en el sector de la energía renovable, por ejemplo recursos importantes cerca de los centros principales de viviendas donde la demanda de electricidad es mayor. La utilización de tales recursos a gran escala necesita, sin embargo, inversiones considerables en las redes de transformación y distribución, así como en la propia producción. Energías renovables en España. La energía renovable en España tradicionalmente ha tenido un peso pequeño en relación con la demanda de energía primaria y de generación eléctrica, y ha sido principalmente representada por la energía hidráulica. Sin embargo, desde el final del siglo XX ha sido fuertemente impulsada desde los diferentes Gobiernos. Así, se implantó el Plan de Fomento de las Energías Renovables con el objetivo de aumentar la generación de electricidad a partir de fuentes de energía renovable, la generación de energía primaria y los biocarburantes. Estos objetivos se han ido cumpliendo. La aportación del sector renovable a la economía española, además del incremento de PIB y su aportación al empleo, se caracteriza por una gran inversión en investigación y desarrollo y con una productividad elevada. España está entre las cinco principales naciones inversoras en energías renovables en el ámbito internacional, lo que se demuestra con la existencia en España de dos de las tres principales plantas fotovoltaicas del planeta. En 2005 España se convirtió en el primer país del mundo en requerir la instalación de placas solares en edificios nuevos y el segundo del mundo (tras Israel) en requerir la instalación de sistemas de agua caliente solar.

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2. ENERGÍAS RENOVABLES

2.1. AEROTERMIA 2.1.1 DESCRIPCIÓN GENERAL. OBJETIVOS La energía aerotérmica es la energía que se encuentra almacenada en el aire ambiente en forma de calor y está considerada como una energía procedente de una fuente renovable, no fósil. La aerotermia no es más que una nueva denominación para la utilización de las bombas de calor aire-aire o aire-agua en la climatización de espacios. Tradicionalmente se han utilizado sistemas, especialmente en los países cálidos para el aprovechamiento de esta fuente de energía en la refrigeración de los edificios. Los sistemas más habituales generaban, mediante una evaporación forzada por el paso de aire sobre láminas de agua, una reducción de su temperatura, que junto al aumento de su humedad relativa mejoraban notablemente la sensación de confort. Con el actual desarrollo tecnológico de las bombas de calor y los sistemas inverter, se puede aprovechar esta energía de forma sostenible, con eficiencia y un consumo reducido que permite importantes ahorros de energía primaria procedente de otras fuentes; ésta es la razón por la que fue incluida en el año 2008 en la Directiva Europea para promover la utilización de Energía procedente de Fuentes Renovables. Según se indica en la Directiva Europea 2009/28/CE, de Energías Renovables, se considera como energía térmica renovable la diferencia entre la energía primaria consumida y la energía térmica útil generada por el sistema. En el Anexo VII de este documento se establece la necesidad de unas directrices para estimar las prestaciones mínimas de una bomba de calor, dependiendo de la zona climática donde se instale, para que pueda considerarse como un aparato que trabaja con energía procedente de fuentes renovables. La trasposición en España de estas directrices se ha realizado por el IDAE (Instituto para la diversificación de la Energía) en el documento “Prestaciones medias estacionales de las bombas de calor para producción de calor en los edificios”, de febrero de 2014. En este documento se establece, en función de la zona climática, un método de cálculo para obtener el SPF y COP mínimos que deben proporcionar los equipos. La aerotermia es equiparable a la energía geotérmica de muy baja temperatura y, al igual que ésta, permite un ahorro energético importante debido a la reducción del consumo de energía primaria. Puede emplearse, dependiendo de los sistemas, para climatización, refrigeración, calefacción y obtención de agua caliente sanitaria (ACS). En efecto, la bomba de calor es capaz de recuperar la energía almacenada en el aire, pero requiere cierta cantidad de energía eléctrica para el funcionamiento del sistema. La energía eléctrica necesaria puede obtenerse de muchas maneras, de forma que se pueden combinar los sistemas de aerotermia con otras tecnologías de generación de electricidad a partir de energías renovables. Disponemos por tanto de un suministro energético accesible permanentemente, y por tanto, gestionable, pero muy variable y estacional. Este suministro se obtiene generalmente del aire exterior de los edificios, pero también, con una adecuada gestión de los flujos y sistemas, se puede obtener aprovechando las diferentes temperaturas que podemos encontrar en el aire interior del propio edificio, absorbiendo los excesos de GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

temperatura en los lugares donde se producen para aportar estos excedentes en otras partes del edificio. Utilizando las posibilidades de la bomba de calor disponemos de un sistema de circuito cerrado para resolver la climatización y ventilación de los edificios y, con los sistemas de circuito hidráulico, para la producción de ACS y calefacción. El desarrollo y mejora de las bombas de calor ha sido permanente desde que se comenzaron a producir los primeros aparatos hasta la actualidad. La mejora que supuso la introducción de la tecnología inverter fue sustancial al permitir su utilización tanto para refrigerar como para calefactar los espacios. Esta evolución técnica de la eficiencia de los equipos ha permitido obtener una constante mejora de la relación entre la energía eléctrica consumida y la energía térmica obtenida del aire, COP, que desde hace muchos años superó proporciones del orden de 1:3, alcanza en la actualidad valores mínimos de 1:4 y hasta 1:6 ó 1:7, siendo siempre mayores los rendimientos en calefacción que en refrigeración, dado que se puede aprovechar el calor obtenido en el proceso de compresión. La alta eficiencia de estos equipos ha hecho posible su inclusión en las Directivas europeas como uno más de los sistemas de climatización a partir de energías renovables. Esta es la razón por la que este sistema se incluye en esta guía, sin olvidar que debe cumplir además con el objetivo principal que nos ocupa, es decir, contribuir de manera eficaz a la reducción tanto del consumo de combustibles fósiles, como de las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero. La bomba de calor, por otra parte, es una tecnología muy adecuada para su instalación en muchos sistemas que funcionan con el intercambio energético entre una fuente a relativa baja temperatura y otro fluido, de forma que se puede incorporar a los diversos sistemas hidráulicos que aprovechan las energías renovables. La fuente energética puede ser el aire exterior (aerotermia), el agua (hidrotermia), o la tierra (geotermia). Las bombas de calor pueden ser de varios tipos; con aerotermia nos referimos a los dos primeros: -- aire –aire: es el sistema tradicional de aire acondicionado. -- aire –agua: se transfiere la energía a un circuito hidráulico. -- agua-aire: la energía del agua se transfiere al aire interior. -- agua-agua: es el sistema común en las bombas geotérmicas. Es importante señalar que este sistema funciona con un aporte externo de electricidad, energía que actualmente es fácilmente accesible en la mayoría de los lugares, facilitando la instalación de estas máquinas. Sin embargo, aunque el precio de la electricidad sea asumible y la bomba de calor reduzca su consumo significativamente, hay que considerar que la estructura de la producción eléctrica es todavía poco eficiente y poco ecológica. Las pérdidas que se producen en su producción y transporte pueden alcanzar el 70%, frente a otros tipos de energía como el gas natural donde las pérdidas serían del 40%. Por otra parte, las emisiones de CO2 generadas en su producción tampoco son despreciables, siendo en el año 2010, para el mix de producción español, de 0,39 ton/MWh. Comparando 24

una instalación de calefacción dada, si se realiza con bomba de calor y sistema aire-agua, se producirían algo menos de 2/3 partes de las emisiones de CO2 generadas por la combustión en una caldera de gas convencional. Más adelante se comentarán diferentes opciones para mejorar la sostenibilidad del sistema y reducir en lo posible las emisiones y el consumo eléctrico. Terminología. La eficiencia de una bomba de calor queda definida mediante los siguientes parámetros: COP, coeficiente de eficiencia energética en modo calefacción. Es el valor nominal obtenido mediante ensayo del sistema según la norma UNE que corresponda. Actualmente los equipos pueden obtener valores de 4,1 o superiores. Hay que tener en cuenta que este valor depende del salto térmico (diferencia de temperatura entre el exterior y el interior) y de la humedad ambiental. Por ejemplo, en el exterior tenemos una temperatura de -2ºC y en el interior queremos +21ºC, el COP podría ser de 1 (similar al de una caldera de combustible fósil). EER, coeficiente de eficiencia energética en modo refrigeración. Se obtienen valores de 4,0 o superiores. Igualmente este valor dependerá del salto térmico y de las características ambientales. Por ejemplo, si en el exterior tenemos una temperatura de + 30ºC y en el interior queremos + 21ºC, el rendimiento del sistema será inferior en Barcelona con una humedad relativa del 80% que en Madrid con un 40% de humedad relativa. SPF, factor de rendimiento estacional en modo activo, es la relación entre la energía producida por el sistema en un periodo, normalmente el de calefacción o refrigeración, y la energía total consumida. Este es el parámetro que se utiliza según la Directiva Europea para establecer la proporción de energía renovable que se aprovecha con estos equipos y debe ser superior en cualquier caso a 2,5 para que un equipo pueda considerarse renovable. Es el valor nominal COP, modificado por unos factores correctores y de ponderación, que toman en consideración las temperaturas reales de funcionamiento, el tipo de instalación (geotermia, aerotermia,…), y el consumo de energía tanto de la bomba de calor como de los equipos periféricos (compresores). En concreto, este valor se denomina SCOPnet, coeficiente de rendimiento estacional neto que debe determinarse según la norma EN 14825:2012. Descripción del sistema. Como ya se ha señalado, la aerotermia consiste en la obtención de energía térmica del aire. Este proceso se realiza mediante una bomba de calor aerotérmica, que es el equipo que gestiona el intercambio de calor entre el aire del ambiente y el interior del edificio. En verano el sistema extrae el calor del edificio para cederlo al ambiente exterior y en invierno recoge el calor del aire exterior para transmitirlo al edificio. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

El aprovechamiento de la energía aerotérmica mediante la tecnología de las bombas de calor nos permite en la actualidad resolver en los edificios todas las necesidades térmicas de calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria, mediante un solo equipo. Elementos del sistema. Tipos de sistema. La bomba de calor aerotérmica está compuesta por dos unidades, una situada en el exterior del edificio, y otra en su interior; en ocasiones las dos unidades (siempre separadas) pueden instalarse en un solo cuerpo exterior. La unidad exterior realiza el intercambio energético con el aire ambiente, transfiriendo la energía térmica a un circuito primario con un fluido refrigerante. Este fluido transfiere a su vez su energía térmica a la unidad interior, donde se realiza el intercambio térmico con el sistema interior, éste sistema puede ser: a) Sistema aire – aire: es el tradicional sistema de aire acondicionado, que con la tecnología inverter, proporciona tanto aire caliente como aire frío y que en el interior del edificio se distribuye por splits o conductos de aire a las diferentes estancias. b) Sistema aire – agua: es más versátil porque con una sola instalación ofrece la posibilidad de resolver la refrigeración y calefacción y además la producción de agua caliente sanitaria (ACS). En este caso en la unidad interior se transfiere la energía térmica al circuito de agua de un módulo hidráulico, donde se almacena en un acumulador. Desde el acumulador se puede dar servicio a diversos circuitos, de calefacción y refrigeración y agua caliente sanitaria. Para optimizar el aprovechamiento de la bomba de calor en los sistemas de aire-agua para calefacción, deberán utilizarse aquellos que funcionan con un régimen de temperaturas bajas en el circuito (entre 35ºC y 60ºC), con radiadores, fancoils o superficies radiantes, en paredes o suelos. Funcionamiento. La unidad exterior realiza el intercambio térmico con el aire exterior; un circuito cerrado con un fluido caloportador transfiere la energía captada a la unidad interior, donde se produce de nuevo un intercambio térmico, con el aire interior en los sistemas aire – aire, o con un circuito cerrado de agua en los sistemas aire – agua. En la actualidad el gas caloportador (R410a u otros) es inocuo para la atmósfera y no daña la capa de ozono. Las transferencias térmicas se producen en la batería (intercambiador térmico) de cada una de las unidades exterior o interior, donde se absorbe o cede calor del aire ambiente y se transfiere al fluido caloportador. Este fluido a través de un circuito cerrado, transporta la energía térmica entre las dos unidades. En la batería de la unidad exterior se realiza el intercambio con el aire exterior y en la batería de la unidad interior se produce el intercambio, con el aire interior en los sistemas aire – aire, o con el circuito cerrado de agua del módulo hidráulico en los sistemas aire – agua. 26

El sistema se optimiza con un ciclo termodinámico: evaporación - compresión - condensación – expansión. Por ejemplo, en el invierno, se produce la evaporación en la batería exterior a temperaturas muy bajas absorbiendo calor del aire y transfiriéndolo al fluido caloportador del circuito primario, éste se comprime, aumentando su temperatura, y en el proceso de condensación en la batería interior, cede todo el calor extraído del exterior más el calor obtenido en su compresión. Finalmente, en el proceso de expansión se reduce su temperatura antes de reiniciar un nuevo ciclo. La tecnología inverter, mediante válvulas de cuatro vías, permite que el circuito funcione en ambas direcciones, invirtiendo las funciones de las unidades exterior e interior, para absorber calor del ambiente exterior o del ambiente interior. Limitaciones en su consideración como renovable. Para su funcionamiento, la bomba de calor requiere de un aporte externo de energía eléctrica. La relación media que suelen ofrecer los fabricantes de estos equipos entre la energía obtenida del aire y la electricidad necesaria para que la máquina funcione es de un 75% / 25% para obtener el 100% de energía final disponible, es decir una relación de 4 es a 1. Este valor de 4,0 sería el coeficiente nominal de eficiencia energética de la bomba de calor (COP). El principal problema de las bombas de calor reside en que su rendimiento en modo calefacción se reduce mucho cuando las temperaturas exteriores son bajas. En efecto, el COP de los equipos varía mucho en función del salto térmico entre la temperatura del aire exterior y la temperatura de consigna requerida en el interior del edificio. Valoraciones de la eficiencia real de los equipos muestran como el COP, cuando la temperatura exterior es de -5 ó -1ºC, es muy similar al de una caldera de gas, de 1,0 a 1,3; a medida que aumentamos la temperatura exterior y reducimos el salto térmico el COP va aumentando (para Text=15ºC, 3,79, para Text=25ºC, 5,71), de forma que un COP estacional medio podría ser en el caso de Madrid de un 2,75 y no del 4,0. Para incorporar esta variabilidad del COP, y determinar si una bomba de calor puede considerarse como renovable, tal como se ha señalado en el punto anterior de “Terminología”, se debe calcular según las directrices de la Decisión de la Comisión Europea de 1 de marzo de 2013, el SPF o SCOPnet del aparato, incluyendo las variables de situación geográfica y temperatura del circuito de calefacción (35 a 60ºC). El SPF mínimo requerido para considerar la bomba de calor como renovable es de 2,5 (en el caso de Madrid para equipos centralizados sería necesario un SPF entre 3,34 para un circuito de calefacción a 35ºC y 6,08 para un circuito a 60ºC). Esto supone que cualquier aumento en la temperatura del aire ambiente exterior nos permitirá mejorar el rendimiento y los valores de SPF de las máquinas y la eficiencia del sistema.

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Otros sistemas para el aprovechamiento de la energía aerotérmica. Considerando las limitaciones que acabamos de ver, la solución del problema pasa, por tanto, por conseguir que el régimen de funcionamiento en invierno nos permita tener una temperatura de entrada en los equipos más elevada que la que existe en el exterior. Esto se puede conseguir si antes de la toma de aire se instala un intercambiador de temperatura que aproveche algún flujo térmico de mayor temperatura, como puede ser el aire expulsado por los sistemas centralizados de ventilación del edificio. Dado que en la actualidad en determinadas tipologías edificatorias comúnmente se instalan sistemas de ventilación y renovación de aire centralizados, la instalación de un intercambiador nos permitirá aprovechar la energía térmica contenida en el aire que se expulsa al exterior desde el edificio. Si en la vivienda o edificio se instala un circuito de ventilación centralizado (puede ser necesario para cumplir las exigencias del código técnico CTE), tal como señalábamos más arriba, se puede aprovechar esta instalación para calefactar mediante un sistema de aire-aire que al mismo tiempo cumpla los requerimientos de ventilación. La temperatura del aire expulsado generalmente estará cerca de los 20 ó 21ºC; mediante la instalación de un intercambiador de calor, se puede transferir su energía térmica al circuito de aire de renovación o al aire con el que trabaja la bomba de calor, reduciendo significativamente el salto térmico (entre temperatura exterior y temperatura interior) que el equipo debe proporcionar, aumentando así el SPF, la eficiencia y reduciendo el consumo energético. De esta manera, siempre que el edificio esté adecuadamente aislado y sea poco permeable al aire exterior, las pérdidas interiores se pueden minimizar, consiguiendo reducciones de la demanda energética que nos pueden acercar a un consumo casi nulo. Un concepto similar de reducción del salto térmico lo encontramos en el sistema de pozos canadienses, consistente en precalentar el aire de ventilación haciéndolo circular por una red de tuberías enterradas. Otros sistemas utilizan los elementos constructivos del edificio, se trata de estructuras termoactivas, donde los forjados y otros elementos, como las cimentaciones (pilotes, pantallas, etc…), pueden canalizar flujos térmicos de aire o agua y actuar como intercambiadores horizontales o verticales de energía, aprovechando además su inercia térmica, también mejoran el rendimiento de las instalaciones. Este tipo de instalaciones se asimilan a las de geotermia y se calculan del mismo modo. Un sistema por el que también se pueden obtener grandes reducciones del consumo energético y de las emisiones de CO2 es el de la “geotermia artificial”, donde la bomba de calor se combina con la energía solar térmica para aprovechar los recursos energéticos renovables. En este caso, mediante un sistema de captación de energía solar por colectores se trata de almacenar una gran cantidad de agua que siempre estará a una temperatura muy superior a la del aire exterior. Una bomba de calor con sistema agua-agua aprovecha este recurso para, con un salto térmico más reducido, producir el agua caliente del sistema de calefacción y ACS. Se pueden obtener de este modo ahorros de hasta el 85% de consumo energético respecto de un sistema 28

convencional de calentamiento de agua con una caldera con combustible fósil. Estos sistemas también deben calcularse de manera similar a la geotermia. Finalmente, señalar que existen también otro tipo de equipos mucho más sencillos, sólo para refrigeración, que también aprovechan la energía térmica del aire; se trata de ventiladores de impulsión para refrigeración que introducen el aire exterior caliente en los espacios interiores mezclándolo previamente con agua. En este proceso el agua se evapora absorbiendo calor del aire, de esta manera en el aire impulsado se produce una importante reducción de la temperatura. Estos equipos se pueden instalar como unidades independientes para cada estancia o centralizadas en una unidad exterior y con una distribución por conductos de aire. Son especialmente recomendables en zonas de clima seco con veranos poco rigurosos.

2.1.2. CONDICIONANTES PREVIOS Normativa y marco regulatorio europeo. La Directiva 2009/28/CE Como hemos visto más arriba, la Directiva Europea 2009/28/CE, de Energías Renovables, incluye la aerotermia, pero establece que “para que una bomba de calor pueda considerarse renovable, la producción final de energía debe superar de forma significativa el insumo de energía primaria necesaria (electricidad) para impulsar la bomba de calor”. Para cuantificar la cantidad de energía de fuente renovable que captura una bomba de calor en relación a la energía eléctrica que consume se establecen las directrices de la Decisión de la Comisión Europea de 1 de marzo de 2013, donde se define el método de cálculo del rendimiento estacional de la bomba (SPF) que considera entre otras cosas el “mix” de la producción eléctrica, valorando la relación entre la producción total bruta de electricidad y el consumo primario de combustibles fósiles para su producción. La conclusión final, que ya se ha comentado, es que no todas las bombas de calor cumplen estos requisitos (SPF min = 2,5), por ser bastante exigentes. Normativa española. Este sistema de cálculo, para determinar si una bomba de calor es renovable, se ha traspuesto en España por el IDAE en el documento “Prestaciones medias estacionales de las bombas de calor para producción de calor en los edificios”, de febrero de 2014. A efectos del cálculo de la demanda energética en los edificios y de los aspectos técnicos relativos a la instalación de los equipos y de las especificaciones técnicas que son exigibles a los equipos de bomba de calor, deberá cumplirse el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (R.I.T.E.), Real Decreto 238/2013. Finalmente, para la instalación de los aparatos también deberán cumplirse las normativas municipales de medioambiente, relativas a la colocación de las unidades externas con respecto a la distancia mínima a otras viviendas y a la contaminación acústica.

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2.1.3. DISEÑO

Hay muchos factores que incidirán en la toma de decisiones previa al diseño definitivo de las instalaciones térmicas de un edificio que se va a rehabilitar, pero la primera y más importante es la de reducir al máximo posible su demanda energética. La actuación debería comenzar por tanto, por una evaluación de las características de los cerramientos existentes y de su mejora energética. Este primer paso de mejora de la eficiencia energética del edificio responde tanto a la reducción de los costes directos de la factura energética, como a la reducción del consumo de energías fósiles y de sus efectos para el medioambiente, como es la emisión de CO2 y otros gases de efecto invernadero. Particularmente en lo que interesa al contenido de esta guía, nos referimos en todo momento a un tipo de intervención orientada a un uso sostenible de la energía y que mayoritariamente provenga de recursos renovables. Como se ha señalado anteriormente, la aplicación de la aerotermia reduce el consumo energético con respecto a otros sistemas convencionales, pero difícilmente puede competir con los sistemas basados en energías renovables. En este sentido hay que recordar que para que el rendimiento (SPF) de una instalación de bombas de calor aerotérmicas se pueda considerar como renovable, dadas las exigencias establecidas por la CE, es necesario que la temperatura del aire con el que funciona el circuito primario no sea excesivamente baja (es cuando menor rendimiento SPF presentan estas máquinas). Para ello, generalmente va a ser necesario vincularla a otras instalaciones, de acumuladores solares para agua caliente o de precalentamiento del aire, que permitan subir la temperatura del aire del circuito primario de la bomba de calor o un aporte energético al circuito hidráulico secundario que faciliten la reducción del salto térmico con el que trabajan los equipos. Ocasionalmente puede ser más complejo realizar esta instalación de apoyo que la propia instalación de aerotermia. En todo lo relativo a los criterios de carácter técnico que afectan al diseño de una instalación de bombas de calor aerotérmicas deberán cumplirse las exigencias del R.I.T.E. Dado que el diseño de este tipo de instalaciones es bastante conocido, nos limitaremos a valorar algunos de los aspectos que, en nuestra opinión, pueden tener relevancia en su aplicación a la rehabilitación de edificios existentes. Ventajas de una instalación de aerotermia: Es muy versátil, resolviendo calefacción y refrigeración en uno y con sistemas aireagua, se puede dar servicio a circuitos de radiadores o suelos radiantes, fancoils o conductos de aire. La energía eléctrica es fácilmente accesible en casi cualquier lugar. -- No requiere depósitos de almacenamiento de combustible. -- No es necesaria la instalación de chimeneas. -- Los equipos actuales garantizan una vida útil larga, de escaso mantenimiento y fácil 30

operativa. -- Se han reducido de manera muy importante los problemas de ruido en las unidades externas. -- Es fácilmente integrable con otros sistemas; se puede complementar con paneles solares para el calentamiento del agua, con sistemas de precalentamiento del aire o con paneles solares fotovoltaicos para la obtención de electricidad. Limitaciones del sistema a considerar: -- La catalogación, tipología estructural y el uso del edificio pueden limitar las opciones de instalación. -- Para la colocación de las unidades externas, es necesario un espacio suficiente para que se respeten las distancias mínimas entre las unidades que garanticen su adecuado funcionamiento. -- La distancia a las zonas habitadas deberá ser suficiente para cumplir con las normativas relativas a la contaminación acústica. En su defecto habrá que prever una insonorización adecuada para los equipos. -- La instalación de las unidades interiores en los sistemas aire-agua requiere unos espacios similares a los sistemas de caldera convencional, tanto para instalaciones centralizadas comunes como individuales. -- La instalación de las unidades interiores y de las canalizaciones y/o conductos en los sistemas aire-aire requiere una cantidad de espacio importante para el paso de conductos que puede ser incompatible en el caso de elementos protegidos como techos o suelos. -- La distribución del sistema aire-aire por conductos puede afectar de manera importante a elementos constructivos y encarecer la instalación frente a otros sistemas. -- En la mayoría de los casos habrá que valorar las necesidades de espacio para las instalaciones de apoyo energético que puedan ser necesarias para que el sistema se pueda considerar como renovable. Finalmente hay que señalar que actualmente los costes energéticos (dados los precios actuales de la electricidad y el gas) de un sistema de calefacción y ACS con caldera convencional de gas son similares a los de una instalación de aerotermia. Evidentemente, la aerotermia es algo más eficiente y reduce las emisiones de CO2 algo más de un 1/3, pero además habrá que estudiar en cada caso si es competitiva tanto en el coste de la instalación como frente a otras alternativas basadas en las energías renovables.

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2.1.4. CÁLCULO. Para determinar la bomba de calor adecuada para una instalación, primero necesitamos conocer las demandas energéticas del edificio, fijando las condiciones interiores y exteriores y analizando sus características constructivas. Una vez determinadas las pérdidas de calor en invierno y las ganancias de calor en verano se pueden estimar las cargas térmicas del edificio y su demanda energética. Por otra parte será necesario determinar, cuál sería el sistema adecuado para resolver la instalación, un sistema de aire-aire o aire-agua, en función de las características físicas del edificio y de las necesidades que se deben cubrir, considerando la alternativa más eficiente. Para todos los aspectos relativos al cálculo y evaluación de la demanda energética, determinación de la capacidad necesaria a instalar y del dimensionado de las bombas de calor se seguirán las instrucciones del R.I.T.E. Para que la instalación pueda considerarse “renovable” se procederá a analizar: -- El salto térmico en cada periodo y la carga estacional. Las temperaturas máximas y mínimas de entrada del aire a la bomba de calor. -- Las instalaciones adicionales que podrían reducir este salto térmico. -- La eficiencia COP y SPF de los aparatos disponibles en el mercado. -- El cumplimiento de los requisitos ya expuestos de la Directiva CE para la consideración de una bomba de calor como renovable.

2.1.5. MANTENIMIENTO En la actualidad el coste en el mantenimiento y explotación de estos sistemas y de las bombas de calor es muy reducido. Los actuales sistemas son técnicamente maduros y garantizan una vida útil larga con un mantenimiento sencillo.

2.1.6. CONTROL Y GESTIÓN Las bombas de calor incorporan mecanismos de gestión muy sofisticados que mejoran su funcionamiento automático, reduciendo cada vez más los picos de consumo y los tiempos de funcionamiento de compresores y otros elementos del sistema de modo que el aprovechamiento de la energía y su eficiencia energética mejoran a la vez que la durabilidad de los equipos se alarga hasta poder considerarla similar a la muchos otros elementos de un edificio.

2.1.7. EJEMPLOS 2.1.8. BIBLIOGRAFÍA Bibliografía de consulta IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía) (Madrid-2011): “Plan de Energías Renovables 2011-2020” y Resumen. Fuentes documentales WEB European Technology Platform on Renewable Heating & Cooling http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/Guia-del-Almacenamiento-de-Energia-fenercom-2011.pdf http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/Guia-sobre-Estructuras-Termoactivas-y-Sistemas-Inerciales-en-la-Climatizacion-de-edificios-fenercom-2014.pdf

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2.2

BIOMASA.

2.3

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA.

3.1

DESCRIPCIÓN GENERAL. OBJETIVOS

La radiación solar La radiación solar es la energía emitida por el sol en forma de ondas electromagnéticas. Su espectro comprende la luz visible, los rayos ultravioleta (UV) y los rayos infrarrojos (IR). La constante solar es la cantidad de energía calorífica por segundo que recibe nuestro planeta por metro cuadrado medida en la parte externa de la atmósfera y tiene un valor de 1367 W/m2 ± 7 W/m2.

Fig. 1. Espectro de ondas electromagnéticas. Fuente: Dirección General de Protección Civil y Emergencias.

Debido a la reflexión, dispersión y absorción por los gases de la atmósfera, y a la no perpendicularidad de los rayos solares, sólo una pequeña parte de esta energía, alcanzan la superficie de la tierra. España recibe un promedio de energía de unos 1.500 kW.h/m2.a, cifra superior al resto de los países de Europa.

Fig. 2. Distribución normalizada de energía de dos cuerpos negros a 5777K y 298K. Autor: Eduardo González Alfonso.

Las ondas electromagnéticas absorbidas por la tierra producen su calentamiento emitiendo a su vez en el espectro infrarrojo. El espectro de un cuerpo negro a 5504ºC, similar al del sol, tiene su pico de energía en el espectro visible y el de otro a 25ºC, similar al de un objeto calentado a esa temperatura, emite en su mayor parte en el infrarrojo medio. La radiación solar puede aprovecharse en forma de energía solar pasiva, que la capta y hace uso de ella mediante los principios de la arquitectura bioclimática, o en forma de energía solar activa, que la capta y la transfiere a los usos derivados mediante una serie de dispositivos técnicos. En función del sistema de captación puede ser energía solar térmica (EST), en la que se obtiene calor mediante colectores térmicos, o energía solar fotovoltaica (ESF), en la que se obtiene electricidad a través de módulos fotovoltaicos. El principal problema técnico que plantea el aprovechamiento de esta energía en ambos casos es que al estar sometida a continuas fluctuaciones diarias y estacionales debe acumularse. Evolución del aprovechamiento de la energía solar El aprovechamiento del calor solar es una idea de gran antigüedad y lento desarrollo. El aprovechamiento solar pasivo es inherente a la arquitectura y se tienen pruebas ya en las viviendas de la ciudad griega de Priene, fundada hacia el 350 a.C., anteponiendo a la fachada a sur un pórtico que impida la incidencia del sol en verano y un patio que permita su soleamiento en invierno. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

Fig. 3. Reconstrucción de una casa en Priene. Fuente: Instituto Juan de Herrera.

Evolución del vidrio como colector solar En Roma en el siglo I, Plinio el Joven llamó heliocaminus, literalmente “horno solar”, a su habitación de lectura que tenía un gran ventanal a suroeste, probablemente cubierto con vidrio transparente, descubierto en el siglo I a.C., que permitía el paso de la luz y guardaba el calor en su interior: es lo que hoy se conoce como “efecto invernadero”, por el uso que se hizo desde entonces.

Fig. 4. Heliocaminus romano en Ostia. Fuente: Instituto Juan de Herrera.

En 1767, el naturista francosuizo Horace de Saussure inventó la “caja caliente” con el fin de determinar la efectividad de los captadores solares de vidrio. Era un invernadero en miniatura de madera de pino de 1,5 cm de espesor revestida de corcho negro con la cara superior cerrada por tres láminas separadas de vidrio. Una vez expuesta al sol el interior alcanzaba 118ºC en su interior.

Fig. 5. “Caja caliente” de Horace de Sausurre de 1767. Fuente: Instituto Juan de Herrera.

En 1909, William J. Bailey patentó un calentador solar que mantenía el calor durante la noche: el Day & Night Solar Heater Co. Consistía en una serie de tuberías de cobre adheridas a una placa metálica negra en el interior de una caja caliente, por las que el agua caliente circulaba por convección hasta un depósito termoaislado colocado por encima del colector y con la posibilidad de conectarse a una cocina de leña como sistema auxiliar de apoyo en épocas de mal tiempo o de mucho uso. Es el origen del actual calentador solar termosifónico.

Fig. 6. Day & Night Solar Heater de William J. Bailey en 1909. Fuente: Sitiosolar.com.

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Evolución del aprovechamiento solar por concentración El primer sistema de aprovechamiento solar por concentración conocido fue el empleado ya en el siglo III a.C. por griegos y romanos para prender antorchas mediante un recipiente metálico de forma parabólica llamado skaphia, que expuesto al sol concentraba los rayos en la punta de la antorcha prendiéndola. Leonardo da Vinci ideó en 1515 un gran concentrador con espejos cóncavos para la producción de vapor. En 1877 el ingeniero francés Auguste Mouchot inventó el “motor solar”, que consistía en un receptor cónico recubierto de espejos que concentraban la radiación solar sobre una caldera cilíndrica; el vapor generado era transformado por una turbina de vapor en energía mecánica.

Fig. 7. Turbina alimentada por un colector solar de concentración de Auguste Mouchot expuesta en 1878. Fuente: Instituto Juan de Herrera.

Tras las experiencias de la “bomba solar” con baja temperatura de Charles Tellier en 1880, y el sistema de acumulación en depósitos de agua de Willsie y Boyle en 1904, el inventor estadounidense Frank Shuman ideó en 1911 un motor de 188 kW de potencia que funcionaba con vapor a bajas temperatura y presión. Su empresa Sun Power Company construyó en Maadi, a orillas del Nilo, una gran planta solar de concentración dotada de cinco filas de espejos cilindro-parabólicos de 62 m de largo en cuyo foco se suspendía una larga caldera recubierta de vidrio.

Fig. 8. Captador cilindro-parabólico en Maadi de Frank Shuman. Fuente: Sitiosolar.com.

La chimenea solar En 1903, el español Isidoro Cabanyes publicó su “proyecto de motor solar”, consistente en un invernadero con una chimenea adosada en la que había una turbina. Expuesto al sol, el aire en su interior se calentaba y ascendía por convección accionando la turbina. Es lo que hoy conocemos por “chimenea solar”.

Fig. 9. Grabado del Proyecto de motor solar de Isidoro Cabanyes de 1903. Fuente: Sitiosolar.com.

En 1981, el Ministerio Alemán de Investigación y Tecnología (BMFT) con la colaboración de Unión Fenosa, construyó la primera “chimenea solar” del mundo en Manzanares (Toledo) con una potencia de 50 kW, basada en los mismos principios del proyecto de Isidoro Cabanyes. Por deficiencias en su construcción una tormenta derribó su torre de 195 m de forma irreparable.

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Fig. 10. Chimenea solar de Manzanares (Toledo) de la BMFT y Unión Fenosa de 1981. Fuente: Solar Millenium.

La investigación de los sistemas de aprovechamiento solar en el siglo XX, estuvo marcada por las guerras y la subida o bajada del precio de los combustibles fósiles. En España han ido entrando en funcionamiento plantas solares de concentración entre 2007 y 2013, con una potencia conjunta actual de unos 3 GW. Una planta de 50 MW abastece anualmente de electricidad a unos 25700 hogares. Los espejos (helióstatos) concentran la energía radiante en la parte alta de la torre, donde un horno solar la transforma en energía térmica, que mediante el fluido caloportador, se almacena en aceite o sal y es bombeada a un acumulador-intercambiador donde se produce el vapor de agua, que acciona la turbina produciendo la energía eléctrica de consumo mediante un generador.

Fig. 11. Las dos primeras plantas solares térmicas de torre construidas en Sanlúcar la Mayor (Sevilla). Fuente: Abengoa Solar. 40

3.1.1. SISTEMAS DE ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

Los sistemas de EST pueden clasificarse según la temperatura de consumo doméstico, industrial o agrícola, o según el tipo de circuito. Tipos de EST según la temperatura -- Energía solar térmica de baja temperatura, destinada a edificación y en aquellas aplicaciones que no exigen temperaturas del agua superiores a 80ºC, como ACS, calefacción y calentamiento del agua de piscinas. -- Energía solar térmica de media temperatura, destinada a aquellas aplicaciones que requieran temperaturas del agua entre 80ºC y 250ºC, como producción de fluidos térmicos para procesos industriales, plantas de desalinización del agua del mar y sistemas de refrigeración, mediante captadores cilindro-parabólicos de concentración. -- Energía solar térmica de alta temperatura, destinada a aquellas aplicaciones que requieren temperaturas de agua superiores a 250ºC, como la producción de electricidad a gran escala, donde el vapor generado acciona la turbina que acoplada a un generador la energía mecánica en energía eléctrica. Tipos de EST según el circuito -- Instalaciones de circuito abierto, donde el agua que circula por los colectores se usa directamente. Estas instalaciones están prohibidas por el CTE al contener el circuito primario agua de consumo. -- Instalaciones de circuito cerrado o de doble circuito, donde el fluido del circuito primario que circula por los colectores cede mediante un intercambiador el calor al fluido del circuito secundario y al acumulador para su consumo.

Fig. 12. Instalación de ACS en circuito cerrado. Fuente: AEDENAT. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

Las instalaciones de EST también pueden clasificarse según la forma en que circula el fluido del acumulador: Circulación por termosifón, donde al ser la densidad del agua caliente menor que la de la fría tiende a ascender, produciéndose una circulación natural si se sitúa el acumulador por encima del colector.

Fig. 13. Esquema de la circulación por termosifón. Fuente: AEDENAT.

-- Circulación forzada, donde la circulación del fluido entre los colectores y el intercambiador se activa mediante bombas. Es la empleada en la mayoría de las instalaciones.

3.1.2. INSTALACIONES DE EST DE BAJA TEMPERATURA Los sistemas de EST más empleadas en edificación, desde viviendas unifamiliares y locales comerciales hasta centrales de barrio, son los de baja temperatura. El principio de funcionamiento de estas instalaciones es bastante simple. La captación de la energía se realiza a través de un conjunto de captadores solares, pasa a uno o más acumuladores donde se calienta el agua de la red mediante un intercambiador, interior generalmente, y llega a cada vivienda mediante la interposición de un acumulador de regulación conectado a la caldera auxiliar. Consta básicamente de los siguientes elementos: Captador o colector solar térmico: elemento por el que circula un fluido al que calienta el sol captando así su energía térmica. El tamaño estándar actual es de unos 2000x1000x80 mm y su peso ronda los 60–70 kg. Puede ser: Captador de placa plana: se ha usado de forma eficaz para producir ACS y para calefacción con temperaturas entre 40–70 ºC. Interceptan la radiación solar en una placa de absorción por la que pasa el llamado fluido caloportador, que en estado líquido 42

o gaseoso, se calienta por transferencia de calor al atravesar los canales. Está compuesta por: -----

La carcasa o caja de material ligero, metal o plástico. Placa de aislamiento térmico. Lámina reflectante. Placa absorbente por donde circula el fluido caloportador a través de tuberías en serpentín, o unidas a una entrada y una salida. -- Cubierta protectora de vidrio para crear el efecto invernadero.

Fig. 14. Partes de un captador solar de placa plana. Fuente: AEDENAT.

Los colectores de placa plana tienen, en general, una o más placas cobertoras transparentes para intentar minimizar las pérdidas de calor de la placa de absorción y maximizar la eficiencia. Son capaces de calentar fluidos portadores hasta 82°C y obtener entre el 40 y el 80% de eficiencia. La eficiencia instantánea del colector η es energía transferida por el fluido portador dividida por la energía solar que incide sobre el colector.

Fig. 15. Captador de placa plana instalado en cubierta. Fuente: SolarCoordinates.

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Existen captadores de placa plana de alta eficiencia, que alcanzan temperaturas de 100ºC al evitar la convección del aire interior disminuyendo las pérdidas térmicas y aumentando el rendimiento. En España, sobre todo en la zona sur, suelen emplearse en viviendas equipos compactos con el acumulador situado en la parte superior del captador y la circulación del fluido caloportador por termosifón.

Fig. 16. Equipo compacto de circulación por termosifón. Autor: Stan Zurek.

Para usos donde no se requieren temperaturas superiores de 40 ºC, como el calentamiento de piscinas, existen captadores de plástico compuestos simplemente por una placa absorbente con las tuberías montadas sobre el mismo. Captador de tubos de vacío: se usan para producir agua caliente hasta 120ºC. La convección se disminuye creando vacíos relativos entre la cubierta y la placa absorbente.

Fig. 17. Captador de tubos de vacío. Autor: Ra Boe.

Acumulador-intercambiador, depósito donde se almacena la energía captada por el colector en forma de agua caliente a través de un intercambiador. Además de la configuración vertical del depósito, el CTE también recomienda que el sistema de acumulación esté constituido por un solo depósito y esté ubicado en zonas interiores. 44

En el caso de fraccionarse en dos o más depósitos, se conectarán preferentemente en serie invertida en el circuito de consumo, o en paralelo con los circuitos primarios y secundarios equilibrados. El intercambiador de calor suele ser un serpentín en el interior del depósito. En los equipos compactos se utilizan intercambiadores de doble envolvente, donde el fluido caloportador circula alrededor del depósito acumulador en una capa cilíndrica concéntrica. Sistema de distribución, circuito hidráulico cuya finalidad es hacer circular el fluido entre colector e intercambiador y trasladar a los puntos de consumo el agua caliente producida. Los principales componentes son: red de tuberías, bombas de circulación, vasos de expansión, válvulas (de corte, de seguridad, de retención, de regulación y termostáticas), aparatos de medida (caudalímetros, contadores de energía) y filtros. Las tuberías del circuito primario suelen ser de cobre o acero inoxidable. Las del circuito secundario para ACS y/o calefacción, suelen ser de cobre, acero inoxidable o materiales plásticos que soporten la temperatura máxima del circuito. En todos los casos deben estar aisladas térmicamente. Sistema de apoyo o auxiliar encargado de producir calor mediante energía convencional cuando la instalación de EST resulta insuficiente. Se debe dimensionar como si no se dispusiese del sistema solar. El CTE no autoriza el uso de sistemas de energía convencional auxiliar en el circuito primario de los captadores solares. En el caso de que el sistema de energía auxiliar no disponga de acumulador, sino que sea una fuente instantánea, el equipo ha de ser modulante, es decir, será capaz de regular su potencia en función de la temperatura de entrada al equipo, de manera que se obtenga una temperatura constante con independencia de la temperatura de entrada. Sistema de control, formado por los dispositivos cuya finalidad es automatizar el sistema para optimizar su rendimiento. Los de mayor importancia son los ligados al funcionamiento de las bombas de circulación. Según el CTE, la regulación por medio de la temperatura del funcionamiento de la bomba será siempre de tipo diferencial entre la temperatura del fluido portador y la del depósito de acumulación. También regulan el funcionamiento de la bomba controlando además la sonda de insolación de modo que cuando haya suficiente insolación (entorno a 100 W/m2), la bomba del circuito primario se pondrá en funcionamiento. El CTE exige que, para el caso de instalaciones mayores de 20 m2 se deberá disponer al menos de un sistema analógico de medida y registro de datos que indique como mínimo el caudal y la temperatura de entrada del agua fría de red y la temperatura de salida del acumulador.

GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

Fig. 18. Esquema de instalación de EST en vivienda unifamiliar para ACS y calentamiento de piscina. Fuente: GAT17. Fundación COAM.

Una instalación muy común en viviendas unifamiliares es la combinación de la producción de ACS y la climatización de la piscina descubierta con energía residual. El conjunto se regula al poder disipar los excesos de la contribución solar cuando supera la demanda energética, según establece la Sección HE 4 del CTE. Para el control de temperatura se dispone de una sonda en el retorno de agua al intercambiador de y de un termostato de seguridad dotado de rearme manual.

Fig. 19. Esquemas de las instalaciones según su uso (1). Fuente: IDAE. 46

Fig. 20. Esquemas de las instalaciones según su uso (2). Fuente: IDEA GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

3.1.3 ENERGÍA SOLAR TERMODINÁMICA

Las instalaciones de energía solar termodinámica son sistemas alternativos de funcionamiento similar al de un sistema de EST con bomba de calor, aunque no precisan de caldera de apoyo, ya que trabajan también en invierno. Mientras los colectores tradicionales precisan de incidencia solar directa, los termodinámicos también captan energía sin exposición directa al sol o por la noche, ya que el fluido caloportador es gas freón a unos -15ºC de temperatura, de forma que siempre absorbe calor si la temperatura exterior es superior. El fluido que sale de los colectores pasa por un compresor, que incrementa más su temperatura y llega al acumulador-intercambiador. Su mantenimiento es nulo, ya que no es necesario cargar ni purgar los paneles, ni cubrirlos en verano para evitar sobrepresiones, ni corren el riesgo de congelación como es el caso de los colectores convencionales.

Fig. 21. Instalación en cubierta de paneles solares termodinámicos. Fuente: Venvir.

Son sistemas sencillos y ocupan poco espacio: un equipo generador de 52 kW de potencia térmica con una potencia eléctrica consumida de 12 kW, necesita 40 paneles separados un mínimo de 40 cm entre sí y un bloque termodinámico de dimensiones 75x75x42 cm. Además son sistemas autosuficientes capaces de generar calor para cubrir el 100% de las necesidades de ACS y calefacción en edificación en poco espacio. 48

Sin embargo, a día de hoy no están regulados en el CTE ni hay ninguna norma oficial de cálculo, lo que dificulta su aplicación como sustitución de los paneles térmicos exigidos por el CTE y la obtención de subvenciones. Algunos técnicos objetan que el sistema no es eficiente por debajo de los 15ºC, y que requieren electricidad para el compresor, por lo que funcionan como una bomba de calor pero sin producción de frío.

3.1.4 SISTEMA HÍBRIDO FOTOVOLTAICO/TERMODINÁMICO Se ha desarrollado recientemente un sistema híbrido fotovoltaico/termodinámico, consistente en el ensamblado en un solo elemento del módulo solar fotovoltaico y del captador termodinámico Fototer, de modo que la subida de la temperatura del módulo se emplea como fuente de calor del captador, aumentando la potencia y rendimiento del módulo al enfriar más de 20ºC la superficie de contacto interior.

Fig. 22. Combinación de módulo fotovoltaico y captador termodinámico. Fuente: SEA SLL.

Con este sistema se obtiene electricidad y calor para ACS y calefacción mediante una bomba de calor, de forma que por cada kW de consumo eléctrico se obtiene entre 3,5 y 4 kW de calor útil.

Fig. 23. Detalle del módulo fotovoltaico con Fototer. Fuente: SEA SLL. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

3.2

CONDICIONANTES PREVIOS

Contexto energético en España Hasta ahora las principales barreras de la EST en nuestro país han sido de varios tipos: económicas (falta de inversión y de incentivos fiscales), tecnológicas (bajo volumen de producción, falta de formación y escasa difusión de programas de diseño y cálculo), normativas (falta de normativa técnica) y formativas (falta de difusión a usuarios y de formación a arquitectos, promotores y técnicos de ayuntamientos). Este contexto ha empezado a cambiar a partir de las directivas 2010/31/UE y 2012/27/ UE del Parlamento Europeo relativas a la eficiencia energética de los edificios. El gobierno español ha ido incorporando sus objetivos con el Plan Nacional de Acción de Eficiencia Energética 2014-2020 y con la Ley 8/2013 de rehabilitación, regeneración y renovación urbanas y sucesivos reales decretos, así como con la actualización del CTE y de la normativa técnica afectada. Subvenciones y ayudas Para la aplicación de estos objetivos se han impulsado ayudas y subvenciones oficiales a las que se pueden acoger las obras de rehabilitación con EST, como las expuestas en el Programa Pareer del IDAE, los proyectos Clima y PIMA Sol del MAGRAMA y los Planes Renove de la Comunidad de Madrid. También existen instrumentos financieros privados como el fondo Jessica-FIDAE de FEDER e IDAE y los propuestos por bancos como el Triodos Bank o el Banco Sabadell. Aplicación de la EST en rehabilitación El CTE en su DB HE 4 establece la contribución solar mínima de ACS que deben cumplir las construcciones. En su Art. 1.1) Punto 1. Ámbito de aplicación, establece que es aplicable a las edificaciones de nueva planta y las rehabilitaciones de edificios existentes en las que exista una demanda de ACS y/o utilización de piscina cubierta. En la Parte I del CTE, Artículo 2, puntos 3, 4 y 5, se definen las obras de rehabilitación en las que sería de aplicación siempre y cuando dichas obras sean compatibles con la naturaleza de la intervención. Dado que la administración local o autonómica puede solicitar condiciones más estrictas que el CTE, es imprescindible una consulta previa al proyecto con la administración que concederá la licencia. En la rehabilitación de edificios de vivienda colectiva, estas instalaciones pueden generar problemas con la comunidad de propietarios por la instalación de los paneles en la cubierta o en otras partes comunes del edificio. En el caso de reformas de pisos no es obligada la aplicación del DB HE 4, ya que la sección se refiere a edificios completos, y además no parece razonable la obligación de realizar esta instalación particular si su equipamiento ocupa en una cierta superficie partes comunes del edificio.

Pueden darse también problemas técnicos como los que recogen los puntos 2 y 3 del Art. 1.1) del DB HE 4, donde se indica que la contribución solar mínima de ACS puede disminuirse o sustituirse justificadamente si se incluyen en el proyecto medidas alternativas que produzcan un ahorro energético térmico o una reducción de las emisiones de CO2.

3.3 DISEÑO Instalación de los colectores En España se emplean habitualmente en edificación colectores fijos. Se suelen orientar al sur e inclinar respecto al plano horizontal un ángulo de 45° y se montan de forma independiente sobre la azotea o el tejado. También se instalan sobre las fachadas o sobre el suelo. Cuando la colocación de los captadores se realiza paralela a la envolvente del edificio se considera que existe superposición arquitectónica. Cuando los módulos cumplen una doble función, energética y de sustitución de elementos constructivos, como marquesina sobre una ventana o como tejado de un porche o aparcamiento, se considera que existe integración arquitectónica.

Fig. 24. Instalación de los captadores en relación con el edificio. Fuente: SEA SLL.

Conexionado con el sistema de apoyo Normalmente se recomienda conectar el sistema de apoyo en serie con la instalación solar con el fin de optimizar las prestaciones de la instalación. Con este conexionado se consigue que inicialmente el agua sea calentada por la instalación solar y, en caso de ser necesario, que el sistema de apoyo realice el calentamiento final hasta la temperatura de consumo. En esta situación es importante un buen ajuste de la temperatura de preparación del ACS por la influencia que tiene en el caudal que pasa por la instalación solar. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

El acoplamiento en serie debe disponer de un by-pass que permita no interrumpir el suministro de agua caliente cuando se realicen las operaciones de mantenimiento de la instalación. Se puede evitar que cuando el agua esté suficientemente caliente por la contribución solar pase por el sistema de apoyo. Para ello se dispone de un by-pass que permita el conexionado directo entre la instalación solar y el circuito de consumo sin necesidad de pasar por el sistema de apoyo.

Fig. 25. Esquema de instalación de EST con caldera auxiliar centralizada. Fuente: GAT17. Fundación COAM.

3.4 CÁLCULO Métodos de cálculo El PCT del IDAE indica que de entre los diversos métodos de cálculo existentes deberá adoptarse el método más adecuado a las características de la instalación solar. El tamaño y complejidad de la misma será determinante para considerar un método simplificado que no requiere gran nivel de detalle para la definición de las bases de cálculo, y que en consecuencia sea relativamente fácil de usar, o bien un método más detallado en el que se realice el estudio de un modelo de la instalación con todos sus componentes y se simule el comportamiento energético de la misma con amplios detalles. Los métodos simplificados o de correlaciones, permiten realizar el cálculo de la cobertura de un sistema solar mediante captadores solares planos y de su rendimiento o factor de cobertura solar medio, y es ampliamente aceptado como un proceso de cálculo suficientemente exacto para largas estimaciones, pero no ha de aplicarse para estimaciones 52

de tipo semanal o diario. Para desarrollarlo se utilizan datos mensuales medios meteorológicos, y es perfectamente válido para determinar el rendimiento en instalaciones de calentamiento en todo tipo de edificios. Su aplicación sistemática consiste en identificar las variables adimensionales del sistema de calentamiento solar y utilizar la simulación de funcionamiento mediante ordenador, para dimensionar las correlaciones entre estas variables y el rendimiento medio del sistema para un dilatado período de tiempo. Loa métodos de modelizado como TRSYS son más exactos, pero requieren conocer las variables de uso del edificio y no aportan ventajas respecto a los métodos de correlaciones en edificios de viviendas de nueva construcción, en los que normalmente se desconocen los datos derivados del uso real del edificio. La Junta de Andalucía ofrece un programa gratuito denominado ACSol basado en TRSYS. La Fundación COAM tiene publicada la Guía de Asistencia Técnica 17 (GAT17) para el Proyecto y Cálculo de Instalaciones Solares Térmicas, que se va actualizando con la evolución de la normativa. Exigencias del CTE y del PCT del IDAE El CTE establece una serie de exigencias mínimas en la Sección HE 4 del DB HE Ahorro de Energía que se complementan con las dadas en el PCT del IDAE: 1. Contribución solar mínima o fracción entre los valores anuales de la energía solar aportada exigida y la demanda energética anual, obtenidos a partir de los valores mensuales: tabla 2.1 (si la energía de apoyo es gasóleo, propano, gas natural u otras), tabla 2.2 (si la energía de apoyo es electricidad mediante efecto Joule o calor producido por el paso de la corriente por un conductor), tabla 2.3 (climatización de piscinas). 2. Cálculo de la demanda, según el uso del edificio a partir de los valores de la tabla 3.1 (demanda de referencia a 60ºC). En uso residencial vivienda el número de personas se calcula en función del número de dormitorios de la tabla dada. En la tabla 3.2 se marcan los límites de las zonas climáticas en función de la Radiación Solar Global media anual sobre una superficie horizontal. 3.- Distancia entre captadores propuesta en el Anexo VI del PCT DEL IDAE, donde se indica que la distancia d medida sobre la horizontal, entre una fila de captadores y un obstáculo de altura h que pueda producir sombras, deberá garantizar un mínimo de 4 horas de sol en el mediodía del solsticio de invierno. d ≥ h / tan (61°– latitud) donde 1 / tan (61°– latitud) es un coeficiente adimensional denominado k que se dan en la tabla 7 del anexo. Latitud

29°

37°

39°

41°

43°

45°

1,600

2,246

2,4715

2,747

3,078

3,487

Tabla 1. Coeficiente k. Fuente: IDAE. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

Fig. 26. Magnitudes de h y d entre captadores solares. Fuente: IDAE.

Los captadores se dispondrán en filas constituidas, preferentemente, por el mismo número de elementos. Las filas de captadores se pueden conectar entre sí en paralelo, en serie o en serie-paralelo, debiéndose instalar válvulas de cierre en la entrada y salida de las distintas baterías de captadores y entre las bombas, para labores de mantenimiento, sustitución, etc. En el DB HE 4 se establecen las condiciones en cada tipo de conexión.

Fig. 27. Conexión entre captadores: a) en serie b) en paralelo c) en serie-paralelo. Fuente: IDAE.

En el conexionado en paralelo se hace circular el mismo caudal de fluido a través de cada captador consiguiendo mayores caudales de circulación que en el conexionado en serie. En el conexionado en serie se consiguen mayores temperaturas de fluido ya que se va produciendo un aumento paulatino de la temperatura del fluido al pasar a través de los colectores. En el conexionado en serie-paralelo se aumenta el caudal al agrupar en filas baterías de captadores. 4.- Pérdidas por sombras: La orientación, inclinación y posibles sombras sobre los captadores originarán pérdidas inferiores a las de la tabla 2.4. Para realizar estas estimaciones el DB HE 4 aporta una Carta Solar con la que estimaremos la proporción energética perdida en función del momento en el que se producen las sombras, representando en ella el perfil de los obstáculos cuyas sombras pueden incidir sobre los 54

captadores para determinar qué cuadrículas y en qué proporción quedan afectadas. Con estos datos se selecciona en la Tabla de Referencia los valores que mejor se ajustan para determinar la pérdida total anual.

Fig. 28. Carta Solar o de diagramas de trayectorias del sol (grados sexagesimales). Fuente: IDAE.

3.5 MANTENIMIENTO La Sección HE 4 del CTE establece el mantenimiento mínimo en dos escalones complementarios: a) Plan de vigilancia: son las operaciones que permiten asegurar que los valores operacionales de la instalación sean correctos y será llevado a cabo normalmente por el usuario asesorado por el instalador con el alcance indicado en la Tabla 4.1 de la sección. b) Plan de mantenimiento preventivo: implicará como mínimo una revisión anual de la instalación para aquellas instalaciones con una superficie de captación inferior a 20 m2 y una revisión cada seis meses para instalaciones con superficie de captación superior a 20 m2. Será realizada por personal técnico especializado e incluirá las operaciones de mantenimiento y sustitución de elementos fungibles o desgastados por el uso. La instalación tendrá un libro de mantenimiento en el que se reflejen todas las operaciones realizadas, así como el mantenimiento correctivo en su caso. Las tablas 4.2 a 4.7 de la sección establecen el alcance del mantenimiento en cada componente de la instalación. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

La vida media de una instalación de energía solar térmica es de unos 25 años, aunque actualmente se tiende a diseñar equipos con una duración de 30 años de vida útil. El plazo habitual de amortización está entre los diez y los quince años.

3.6

CONTROL Y GESTIÓN

El PCT del IDAE indica que debe realizarse un contrato de mantenimiento preventivo y correctivo por un período de tiempo al menos igual que el de la garantía. El suministrador garantizará la instalación durante un período mínimo de 3 años, para todos los materiales utilizados y el procedimiento empleado en su montaje. Las instalaciones de EST con circulación forzada se controlan mediante la centralita de control que realiza las funciones de maniobra y regulación electrónica, regulando el flujo de energía entre el subsistema de captación solar y el de acumulación y consumo. Sus funciones son: Regulación del grupo de bombeo Mediante un microprocesador controla las temperaturas de la instalación térmica, y en base a estas temperaturas regula los arranques y paradas del grupo de bombeo del fluido portacalorífico de acuerdo con la diferencia de temperaturas existente entre el sistema de captación solar y el sistema de acumulación. El equipo guarda las horas de funcionamiento, pudiendo visualizarlas en la pantalla. Medidas de temperatura Las medidas de temperatura se realizan con sondas. El rango de medición de temperaturas es de -20ºC a 200ºC. Interfaz de usuario La selección y visualización de estados, medidas, funciones y alarmas se efectúa respectivamente mediante pulsadores y display LCD retroiluminado. El teclado puede ser bloqueado para evitar manipulaciones indeseadas por personas no autorizadas. Canal de comunicaciones serie De manera opcional, la centralita puede incorporar un canal de comunicaciones serie para poder conectar el equipo a un ordenador con un software de control, desde donde es posible visualizar y modificar el estado de funcionamiento. Función antilegionella Una vez al día y a una hora fijada en el equipo, se activa una bomba auxiliar de recirculación del agua durante un tiempo determinado para realizar la función antilegionella, activando el sistema de apoyo si fuera necesario. Función de enfriamiento del sistema de captación por alta temperatura Cuando la temperatura en el sistema de captación es demasiado alta y no se dispone de piscina o elemento de regulación de la energía residual, la centralita activa el aerotermo con el fin de evacuar el calor lo más rápidamente. 56

Función antihielo La función antihielo permite evitar congelaciones en el sistema de captación solar activando la bomba de recirculación cuando la temperatura es demasiado baja. Medida de energía térmica Se puede efectuar la medida de energía calorífica suministrada por la instalación térmica solar, necesitándose para ello en el retorno la conexión de una sonda de temperatura y un caudalímetro de impulsos. Alarmas y protecciones La centralita de control posee diversas alarmas y protecciones para evitar daños: -----

Alarmas por fallo en sonda de temperatura. Función de enfriamiento del sistema de captación. Función antihielo en el sistema de captación. Protección por alta temperatura en el sistema de acumulación.

3.7. EJEMPLOS El tamaño de una instalación dependerá de la demanda de agua caliente sanitaria y de la zona geográfica en la que nos encontremos. A modo de ejemplo, podríamos decir que una vivienda familiar necesitará entre 2 y 4 m2 de superficie de captación solar, mientras que una comunidad de vecinos deberá instalar entre 1,5 y 3 m2 por familia para configuraciones de sistemas centralizados. Puede estimarse como media en España, que una instalación de EST con 4 m2 de colectores y un acumulador de 300 litros de agua, puede abastecer el 70% de ACS de una familia al año, evitando la emisión de más de media tonelada de CO2. El precio varía según sea una instalación individual o colectiva. Por lo general, el precio medio de una instalación de placa plana para ACS oscila entre 600 y 1000 euros por metro cuadrado de captación, y de 900 a 1400 euros si es con placas de tubos de vacío; este precio disminuye a medida que la instalación solar precise de más metros de superficie captadora o bien se trate de una vivienda nueva donde su incorporación vendrá integrada en el diseño del proyecto. La conexión de la instalación solar con el sistema de apoyo, existente o no en el edificio a rehabilitar, se realiza generalmente en serie con el fin de que el agua sea calentada inicialmente por la instalación solar y que el sistema de apoyo realice el calentamiento final hasta la temperatura de consumo. El IDAE propone una serie de esquemas básicos para la generación de ACS.

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Esquemas de EST para ACS en la rehabilitación de viviendas

Fig. 29. Esquema de instalación de EST para ACS para rehabilitación energética de vivienda unifamiliar. Fuente: IDAE.

Fig. 30. Esquema de instalación de EST para ACS para rehabilitación energética de vivienda colectiva con sistema centralizado. Fuente: IDAE.

Fig. 31. Esquemas de instalación de EST para ACS para rehabilitación energética de vivienda colectiva con sistema descentralizado. Fuente: IDAE.

3.8 BIBLIOGRAFÍA Lista no exhaustiva de normativa y documentos de aplicación -- Código Técnico de la Edificación, RD 314/2006, Secc¡ón HE 4 (CTE DB HE 4). -- Pliego de condiciones técnicas de instalaciones de baja temperatura. IDAE. 2009. -- Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios. RD 1027/2007. -- Ley de rehabilitación, regeneración y renovación urbanas -- LEY 8/2013. -- Desarrollo del Plan de Impulso al Medio Ambiente en el sector hotelero PIMA Sol, para la rehabilitación energética de sus instalaciones, se regula la adquisición de créditos futuros de carbono por el Fondo de carbono para una economía sostenible. RD 635/2013. -- Resolución de 25 de junio de 2013 del Consejo de Administración del IDAE, por la que se establecen las bases reguladoras y convocatoria del programa de ayudas para la rehabilitación energética de edificios existentes del sector residencial (uso vivienda y hotelero). -- Plan Estatal de fomento del alquiler de viviendas, la rehabilitación edificatoria y la regeneración y renovación urbanas 2013-2016. RD 233/2013.

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Bibliografía de consulta -- Energía solar térmica para viviendas. AEDENAT. 1995. -- GAT 17. Proyecto y cálculo de instalaciones solares térmicas. Fundación COAM. 2006. -- Guías de instalaciones Solargas. Repsol. 2009. -- Guía sobre aplicaciones de la energía solar térmica. Sedigas. 2013. -- Guía práctica de Energía Solar Térmica. AVEN. 2009. -- Instalaciones de energía solar térmica para comunidades de vecinos. IDAE. 2004. -- Instalaciones de energía solar térmica para viviendas unifamiliares. IDAE. 2004. -- Manual de centralita de control para instalaciones de energía solar térmica S118. SISTEMA S.A. 2014. -- Manual de control de instalación solar térmica con circulación forzada mediante microcontrolador PIC 16F877. Gerardo Benítez Gómez. 2013. -- Manual técnico de energía solar. Salvador Escoda. 2011. -- Paneles solares termodinámicos CAPSOLAR CST. Ecosfera Renovables, S.L. 2010. -- Paneles solares termodinámicos. Solar PST. 2006. -- Plan de energías renovables en España 2005-2010. IDAE. 2000. -- Sistemas híbridos fotovoltaicos termodinámicos. SEA SLL. 2008. Fuentes documentales WEB http://www.asit-solar.com/ http://www.estif.org/ http://www.eve.es/ http://www.fenercom.com/ http://www.idae.es/ http://www.iea-shc.org http://www.solarenergy.ch http://www.solarpst.com http://es.creativecommons.org/blog/

2.4

SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS.

2.4.1 PRESENTACIÓN Tal como ya se había mencionado en el apartado 5.4 de la guía 0 como en el apartado 2.2 de la guía 2, gracias a la Energía Solar Fotovoltaica se consigue una aportación a la demanda eléctrica del edificio y por tanto la reducción de las emisiones de CO2 que se generarían por utilización de otras fuentes de combustibles no renovables. Esa aportación eléctrica tiene como origen de la producción un combustible inagotable, seguro y sostenible como es el Sol. La radiación solar media en España es de 1.000 Kw/m2 En la actualidad, aunque la exigencia de contribución fotovoltaica recogida en el CTE no incluye el uso residencial, los sistemas fotovoltaicos de pequeña potencia susceptibles de utilizarse en la rehabilitación energética ya son competitivos y rentables sin necesidad de primas o subvenciones. Para conocer la amortización de estas instalaciones será necesaria la tan esperada tramitación del proyecto ley de Balance Neto que regulará el autoconsumo. Tal como se había mencionado en la guía 2 actualmente existe en el mercado una gran diversidad de soluciones tecnológicas que permiten altas eficiencias en las células (hasta el 21%) así como su integración en vidrios o en elementos constructivos. Asimismo los sistemas de control han avanzado en soluciones de monitorización en tiempo real dando la posibilidad de regular la conexión de las cargas y su adaptación a la demanda eléctrica del hogar en el caso de no poder verter a red los excedentes de la producción. Más del 80% de las células solares se fabrican con silicio cristalino, este es uno de los materiales más abundantes de la corteza terrestre.

Fig. 1. Lingotes de silicio y obleas GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

DESCRIPCIÓN GENERAL SITEMA FOTOVOLTAICO El sistema fotovoltaico se compone por el conjunto de componentes eléctricos, electrónicos y mecánicos que permiten transformar la energía solar en energía eléctrica:

Componentes

Instalaciones generadoras Instalaciones generadoras aisladas interconectadas

Subsistema de captación Generador fotovoltaico solar

Generador fotovoltaico

Subsistema de adaptación Inversor de corriente

Inversor

Subsistema de regulación

Regulador

Subsistema de acumula- Baterías ción

Medida y control

Protecciones

Protecciones, contadores

Cargas

Consumos locales (AC),

Consumos locales (AC), Otros consumidores (red eléctrica)

Subsistema de captación solar Generador fotovoltaico, compuesto por Generador fotovoltaico y su estructura de soporte Subsistema de adaptación de corriente Constituido por el inversor o convertidor que es el elemento que transforma la energía eléctrica (corriente continua) producida por los paneles en corriente alterna Subsistema de regulación El regulador tiene como misión impedir que la batería siga recibiendo energía del colector una vez que éste ha alcanzado su carga máxima, para prevenir accidentes Subsistema de acumulación Baterías, su uso está prohibido en los sistemas conectados a la red Medida y control: Protecciones, contadores Cargas: Consumos locales (AC), Otros consumidores (red eléctrica)

Subsistema de captación solar La célula fotoeléctrica Una célula solar convencional está construida a partir de una oblea de material semiconductor como el silicio y en su gran mayoría están constituidas por una unión P-N realizada por silicio dopado con boro (región P) sobre la que se difunde una capa muy fina, de 0,2 a 0,5 µm, de silicio dopado con fósforo (región N). En la región N se crean iones positivos y en la región P se crean iones negativos Una unión PN no conectada a un circuito exterior queda en equilibrio electrónico a temperatura constante. Si cortocircuitamos la célula uniendo las regiones P y N con un conductor exterior de resistencia nula, habrá un desplazamiento de los electrones de la región N, recombinándose con los huecos de la zona P. Si mantenemos la oblea iluminada se consigue una corriente que será proporcional a la intensidad de iluminación. Esta corriente recibe el nombre de corriente de cortocircuito, Isc.

Fig. 2. Esquema célula solar fotovoltaica Fuente Universidad Jaén

Para conseguir un mejor rendimiento de la célula se le aplica un proceso de texturización que consiste en crear micropirámides superficiales para reducir la reflexión por la cara expuesta a la luz solar. Con la finalidad de conseguir una buena conexión eléctrica se superpone a la célula una rejilla metálica y para conseguir el terminal positivo se metaliza la parte posterior. Se completa la célula añadiendo una capa antirreflexiva en la cara frontal con la finalidad de facilitar la absorción de fotones.

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Principales tipos de células Cristalinos La tecnología cristalina, basada en células de silicio ha tenido un periodo más largo de desarrollo y es la más utilizada a nivel mundial Existen tres tipos de células basadas en el silicio: -- Monocristalino -- Policrisalino -- Amorfo

Células de Silicio Monocristalino se utilizan obleas de silicio de gran pureza y una estructura cristalina uniforme siendo su fabricación más costosa. Actualmente existe en el mercado módulos monocristalinos con una eficiencia de un 21% aunque la media está entre un 15-16%. Células de Silicio Policristalino se utilizan obleas formadas por pequeños cristales de silicio, siendo de menor coste que las células monocristalinas. La eficiencia los policristalinos está en torno al 13-15%

Capa delgada Como un gran porcentaje de la radiación solar se absorbe en una capa de unas pocas micras de la célula solar ,esta tecnología desarrolla como ventaja el ahorro de material activo y energía de fabricación

Células de Silicio Amorfo se depositan capas muy finas de Si en diferentes soportes (normalmente vidrio o plástico) permitiendo un coste de fabricación muy bajo. Como desventajas poseen un mayor grado de degradación aparte de ser más frágiles. Su eficiencia ronda el 9%.

Células de capa delgada de: -----

cobre, indio y selenio (CIS, diseleniuro de cobre e indio) cobre, indio, galio y selenio (CIGS, diseleniuro de cobre, indio y galio) cadmio y telurio (CdTe, teluro de cadmio). Como ejemplo, la capa delgada de teluro de cadmio (TeCd) alcanzan un 11% de eficiencia

Fig. 3. Tipos de paneles fotovoltaicos

En relación a la eficiencia, las decisiones a tomar a la hora de elegir una tecnología estarán relacionadas con las necesidades del proyecto. Por ejemplo, si en una cubierta no tenemos limitación de superficie se puede elegir módulos de células policristalinos , en cambio si la limitación de espacio es un condicionante podremos buscar módulos monocristalinos con mayor rendimiento a mayor coste. El módulo Un módulo fotovoltaico está formado por asociaciones de células FV y sus características estarán directamente relacionadas con la naturaleza de estas y su asociación. Un módulo típico se compone de 36 a 108 células y su potencia estará entre 50 a 290 Wp (Watios-pico, se explicará más adelante). Las células se podrán conectar de dos maneras: Asociación de células en serie para conseguir mayores niveles de voltaje, manteniéndose constante la corriente Asociación de células en paralelo para conseguir mayores niveles de corriente, manteniéndose constante la tensión.

Fig. 4. Componentes de un Módulo fotovoltaico GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

Datos técnicos de los módulos: Curva característica: Es la relación tensión-corriente para una determinada temperatura, o para un conjunto de temperaturas determinado. En el eje de las abscisas se representa la tensión en bornes del módulo (en Voltios) y en el eje de las ordenadas la corriente (en Amperios). La máxima corriente pasa cuando se cortocircuitan los bornes del módulo (cuando la tensión es cero). A este valor se le llama corriente de cortocircuito. Conforme la tensión crece, la corriente se reduce lentamente, hasta llegar a un punto en que se reduce drásticamente hasta llegar a ser cero. A la tensión máxima del módulo, en la que la corriente es nula, se le conoce como tensión en circuito abierto.

Fig. 5 Curva característica de una célula fotovoltaica

Punto de máxima potencia: Hay un punto de la curva característica en el que la potencia (producto de la tensión por la corriente) es máxima. A este punto se le llama punto de máxima potencia PMP. El máximo rendimiento del panel se obtiene en este punto, por lo que se deberá intentar que el módulo opere en estas condiciones. El punto de máxima potencia depende de la temperatura y de las condiciones de iluminación, pues las curvas varían según estos parámetros. Para lograr que en cada momento el módulo opere en condiciones de máxima potencia se utilizan dispositivos llamados Seguidores del punto de máxima potencia. Efecto de la temperatura y la iluminación en la operación del módulo Al aumentar la temperatura de las células la corriente de cortocircuito aumenta ligeramente, la tensión en circuito abierto se reduce significativamente, y el punto de máxima potencia se desplaza hacia tensiones menores. 66

Fig. 6 Curvas características a distintas temperaturas

Para una temperatura determinada, la reducción de la potencia lumínica que incide en el módulo resulta en una disminución de la corriente de cortocircuito, de la tensión de circuito abierto, y de la máxima potencia generada.

Fig. 7 Curvas características a igual temperatura

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Condiciones de medida Puesto que la temperatura y la iluminación dependen de las condiciones a las que se encuentra el módulo en cada momento, surge la necesidad de estandarizar las condiciones en las que se miden los parámetros característicos de los paneles para poder comparar unos con otros. De esta forma se definen las siguientes condiciones: Condiciones Estandar de Medida (STC) Irradiancia incidente perpendicular: G = 1000 W/m2 Espectro de la radiación solar de un día claro (AM1.5G) Temperatura de células solares, TC = 25ºC Condiciones de Temperatura de Operación Nominal de la Célula (NOCT) Irradiancia incidente perpendicular: G = 800 W/m2 Espectro de la radiación solar de un día claro (AM1.5G). Velocidad del viento de 1 m/s Temperatura de células solares, TC = 20ºC Rendimiento del módulo: El rendimiento es el cociente entre la potencia eléctrica generada por el panel (P) y la potencia lumínica incidente. El rendimiento del panel depende de las condiciones de iluminación y temperatura, así como del punto de operación del panel. Se define el rendimiento nominal como el rendimiento medido en condiciones STC, y para el punto de máxima potencia en dichas condiciones:

Donde: Pm: Potencia máxima (en el punto de máxima potencia), medida en Watios (W). E: Irradiancia, medida en Watios por metro cuadrado (W/m2). Ac: Área del módulo (m) Estos datos vienen recogidos en las fichas técnicas y habrá que tenerlo en cuenta a la hora de comparar módulos de casas comerciales diferentes. A la hora de seleccionar un módulo del mercado habrá que tener en cuenta los certificados de calidad, pruebas y tests a los que ha sido sometido el módulo, garantías que ofrece el fabricante (10 años de garantía contra defectos de fabricación y hasta 25 años de garantía de producción) y finalmente la sostenibilidad de la empresa fabricante. 68

CARACTERIZACIÓN ELÉCTRICA DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS Los parámetros de funcionamiento eléctrico que aparecen en las hojas de datos son: Potencia Pico – Es la potencia máxima que genera el módulo en condiciones STC o NOCT, siendo la primera la potencia que pagamos al comprar el módulo. Se expresa en Vatios (W), pero por ser la potencia máxima o potencia pico se expresa habitualmente como Vatios-pico (Wp). Corriente de cortocircuito Isc - es la máxima corriente que producirá el dispositivo bajo las condiciones definidas de iluminación y temperatura, correspondientes a un voltaje igual a cero. Voltaje circuito abierto Voc - Es el máximo voltaje del dispositivo bajo las condiciones definidas de iluminación y temperatura, correspondientes a una corriente igual a cero. Corriente en el punto de máxima potencia, Imp o Imax - Es el valor de la corriente para Pmax en las condiciones determinadas de iluminación y temperatura Tensión en el punto de máxima potencia, Vmp o Vmax - Es el valor de voltaje para Pmax en las condiciones determinadas de iluminación y temperatura. Factor de llenado o factor de forma, FF – Es el cociente entre la potencia máxima (Pmax = Imp x Vmp) y el producto de la corriente de cortocircuito por la tensión en circuito abierto (Isc x Voc). Rendimiento nominal – Cociente entre la potencia que es capaz de producir 1m2 de módulo en condiciones STC, y la irradiancia en esas condiciones (1000 W). Tensión máxima del sistema. Valor de la tensión máxima que puede tener el sistema fotovoltaico en el que se integra el módulo (normalmente 1000V). Habrá que tenerlo en cuenta en el caso de generadores fotovoltaicos funcionando con varios módulos conectados en serie por rama. Coeficientes de temperatura: Para la elección del módulo FV será recomendable que estos valores sean lo más bajos posibles, en valor absoluto: -- Coeficiente intensidad-temperatura (α): variación de la intensidad de cortocircuito de un módulo fotovoltaico por grado centígrado de variación de la temperatura de sus células. -- Coeficiente tensión-temperatura (β): variación de la tensión de circuito abierto de un módulo fotovoltaico por grado centígrado de variación de la temperatura de sus células. (Se especifican en valor absoluto en mA/ºC o en valor relativo como %/ºC.). El Voltaje disminuye con el aumento de la Tº. La corriente permanece prácticamente constante. Aparte de estos datos, habrá que tener en cuenta en la ficha técnica la Tolerancia dimensional del panel ya que debido al proceso de fabricación no se producen dos paneles fotovoltaicos exactamente iguales por lo que es necesario que haya unas GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

tolerancias en los parámetros. Dichas tolerancias (superior e inferior) están recogidas en las hojas de datos de los módulos fotovoltaicos. Estructura de soporte Hoy en día existe una gran variedad de sistemas de montaje para instalaciones fotovoltaicas que permiten la instalación de los módulos en diferentes ubicaciones. Según su grado de integración con la envolvente lo podemos clasificar en:

Sistema independiente de la envolvente (General) Ventajas

Mayor facilidad de montaje en las cubiertas de edificios existentes Estructura independiente del edifico Mayor libertad en el grado de inclinación de los paneles

Inconvenientes:

Mayor impacto visual de los paneles Al tener un soporte independiente representa un coste a valorar

Fig. 9 sistema general Fuente competición: Solar Decathlon 2013 ,Irvine, California 70

Sistema superpuesto Ventajas

Fácil montaje Al estar superpuesto a la envolvente tiene menor impacto visual

Inconvenientes:

No representa ahorro de la estructura soporte La inclinación de los paneles está condicionada por la forma de la envolvente La colocación debe garantizar una buena ventilación del panel en la cara posterior

Fig. 9 sistema superpuesto Fuente competición: Solar Decathlon 2013 ,Irvine, California

Sistema integrado Los elementos fotovoltaicos sustituyen el acabado de la envolvente, se convierten en sistemas multifuncionales ya que tienen una doble función de elemento constructivo y sistema de generación de electricidad. Ventajas

Se produce un ahorro en coste de la estructura de soporte y en la sustitución de los materiales tradicionales. Al ser el módulo un material multifuncional tiene una gran versatilidad.

Inconvenientes:

El módulo deberá de cumplir las exigencias propias de un elemento constructivo (estanqueidad, versatilidad…) Estos módulos son más caros y no han tenido de momento una buena acogida en el mercado, por lo que se han dejado de fabricar muchos modelos y puede haber problemas de sustitución de paneles defectuosos.

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Sistemas de montaje

Fig. 9 Estructura soporte caso general

La normativa aplicable a los sistemas de montaje está recogida en el CTE DB SE –AE En cuanto a los materiales más utilizados: -----

Aluminio Acero Inoxidable Zinc-Titanio Acero Galvanizado

Y por último, los tornillos y otros materiales deben ser de Acero Inoxidable o estar perfectamente galvanizados. Todos los anclajes a la cubierta o envolvente deben estar perfectamente sellados para evitar infiltraciones de agua.

Subsistema de adaptación de corriente El inversor

El inversor es un dispositivo electrónico de potencia cuyas funciones básicas son -- Transformar la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA), además de ajustarla en frecuencia y en tensión a la de la red de distribución nacional -- En muchas ocasiones, tienen la función de seguir el punto de máxima potencia del generador fotovoltaico (función MPPT – Maximum Power Point Track)

Aparte de estas, también cumple otras funciones como conectarse o desconectarse de la Red en función del estado de la misma, monitorizar y mostrar diversos datos de producción energética. Uno de los parámetros más importantes en el inversor es la eficiencia, que habitualmente se encuentra entre el 96% y el 98%. Existen dos grandes grupos: Inversores para trabajar en red Inversores en instalaciones aisladas Características: -- La salida del inversor se conecta a la red interna de la vivienda o a la red distribuidora. -- En relación a las condiciones de la red se realiza la transformación de corriente y tensión continua en corriente y tensión alterna. -- Se realiza el ajuste del punto de trabajo del inversor en el punto de máxima potencia del generador. -- Estos equipos disponen de recogida de datos y señalización. -- Además disponen de elementos de seguridad en la parte de Corriente Continua y Corriente Alterna (protección contra sobretensiones, contra sobrecargas…) El inversor hace trabajar al generador fotovoltaico en el punto de máxima potencia con el fin de inyectar la máxima potencia a la red (variando con las variables meteorológicas) ; esto lo consigue gracias a un seguidor del MPP (Traker) que consiste en un convertidor CC-CA

Características de los inversores Rendimiento de transformación Representa las pérdidas en la transformación de CC a CA, produciéndose en el transformador, en los conductores, en el control…

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Rendimiento de seguimiento El inversor modifica la tensión de entrada durante el día ajustándose de forma óptima a la curva del generador, esto lo consigue trabajando en el punto óptimo de trabajo y realizando un seguimiento de forma automática. El rendimiento de ajuste es el que indica lo que se ajusta el inversor al punto de máxima potencia.

Rendimiento estático Este es el rendimiento que proporciona habitualmente el fabricante al trabajar con la potencia nominal, aunque también se puede dar el rendimiento máximo que corresponde a la situación en la que el inversor funciona entre el 80 y 50% de la potencia nominal. Al ser la irradiancia menor de 1.000 W/m2, el inversor funciona habitualmente a menor potencia de la nominal. Se deberían conocer las curvas para cualquier nivel de potencia de salida en el inversor

Eurorendimiento Es un rendimiento dinámico referente a una climatología europea ponderada. Para la determinación del eurorendimiento se utilizan seis rendimientos estáticos para diferentes potencias. Como media se supone que el inversor trabajará al 100% de carga (la potencia nominal del generador coincide con la del inversor) el 20% del tiempo en un año.

Comportamientos ante sobrecarga Existen 3 métodos de protección: 1. Desviando el punto de trabajo de entrada al inversor para disminuir la potencia de entrada 2.

Limitando la potencia de entrada al inversor

Desconectando el inversor

Recogida de datos de funcionamiento Esta recogida de datos la podemos clasificar en: -- A la entrada: Tensión Ucc, corriente Icc y potencia Pcc -- A la salida: Tensión UCA, corriente ICA, potencia PCA y frecuencia f -- Tiempo de funcionamiento del inversor 74

-- Cantidad de energía producida -- Estado del aparato y perturbaciones

En el caso de cubiertas con sombras debidas a diferentes obstáculos es recomendable aislar las series de módulos afectadas en un inversor en concreto o entrada con su seguidor del punto de máxima potencia independiente, o bien optar por la instalación de microinversores. Los microinversores se conectan individualmente a cada módulo evitando de esta manera el montaje de series a las que pueden afectar los sombreados, consiguiendo que cada panel sea independiente y el microinversor sigue su punto de máxima potencia individual. Uno de los aspectos más relevantes a la hora de elegir un inversor es el servicio técnico que ofrece el fabricante: atención telefónica de incidencias, servicio de sustitución del inversor ante fallo del mismo, tiempos de respuesta, etc. Medida y control En este apartado están los equipos que permiten controlar el comportamiento de la planta a través de la observación de las siguientes variables: ------

Energía Total vertida Tensión Frecuencia de Red Corriente a la salida Tensión y potencia de módulos

Existen dos tipos fundamentales: Monitorización Local Se realiza la vigilancia de la instalación a través de un PC o pantalla, estando este ubicado en el mismo local donde se encuentra la instalación.

Monitorización remota En este caso la vigilancia se realiza a través de un equipo alejado de la localización de la instalación. En relación a los componentes que configuran el sistema de control y seguimiento podemos clasificarlos en. -----

Unidad de recogida de Datos Unidad de Registro de variables Sensores – de Tª ambiente, Tª de módulo, Radiación… Tarjetas de comunicación entre inversores, unidad central y unidad de registro externa (GSM, GPRS, RS-485…) -- Equipos para visualización y análisis de datos de la planta. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

Por último, existe una gran variedad de empresas que se dedican a suministrar soluciones para monitorizar la planta, suministrar información y facilitar el control y el mantenimiento. La solución más sencilla para el hogar es conectar el inversor a nuestro router mediante un cable Ethernet. Desde un ordenador de nuestra casa, poniendo la dirección IP del inversor en el navegador podremos acceder a un portal que monitoriza el funcionamiento del inversor. Si la necesidad está en poder conectarse desde el ordenador fuera de la casa hay varias opciones: a través de un portal web del fabricante del inversor o contratando otro portal de monitorización a alguna empresa de servicios. PROTECCIONES Existen los siguientes tipos de protecciones: Protecciones Corriente Contínua Tienen los siguientes elementos: -- Fusibles – se utilizan cuando hay varias cadenas reunidas de forma paralela. -- Varistores – derivadores de sobretensión -- Interruptor de carga DC (normalmente incluido en inversor) – su función es dejar sin tensión el inversor para su instalación, mantenimiento o reparación. Debe poder controlar la intensidad nominal DC del generador a plena carga.

Protecciones CA -- Interruptor magnetotérmico – protección contra cortocircuitos -- Interruptor automático diferencial -- Contador bidireccional

Protección contra rayos Si existe pararrayos en el inmueble el generador deberá ir conectado a este. Si estamos en la situación de módulos ubicados en azotea o intemperie sin edificaciones colindantes entonces se deberá disponer de una protección contra rayos. Consiste en un dispositivo de captación de un cable de Cu con una sección mínima de 16mm2 y de una toma de tierra. Por último, Los sistemas de protección anticaidas son una parte imprescindible fundamental de la instalación fotovoltaica en un edificio. Las operaciones de mantenimiento preventivo tienen lugar cada año y las de mante76

nimiento correctivo en cualquier momento. De esta manera, será necesaria la instalación de protecciones colectivas del tipo de líneas de vida, barandillas de seguridad u otros elementos de amarre con arnés conforme a normativa.

2.4.2 INSTALACIONES GENERADORAS EN BAJA TENSIÓN Se puede clasificar las instalaciones generadoras en baja tensión según el la ITC-BT-40 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión en: -- instalaciones generadoras aisladas: en las que no existe conexión con la red eléctrica -- instalaciones generadoras interconectadas: instalaciones conectadas a la red eléctrica -- instalaciones generadoras asistidas: están conectadas a la red, pero los generadores no funcionan en paralelo con ella, es decir, la electricidad se toma o bien de la instalación o bien de la red, mediante un conmutador.

En rehabilitación energética se utilizan básicamente las aisladas y las interconectadas por lo que solo se comentarán estas. Las instalaciones generadoras aisladas Son las instalaciones que se utilizan para electrificar zonas rurales sin conexión a la red.

Fig. 9 Esquema Instalación generadora aislada

Su sistema es el siguiente:

Generador fotovoltaico : El sistema por el día se alimenta de la energía generada por los módulos fotovoltaicos. Habrá que considerar en el diseño,( al igual que las interconectadas): la orientación e inclinación más conveniente, características de los módulos, variación de sus parámetros, posibidad de seguimiento de punto de máxima potencia (MPPT), etc.. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

Fig. 8 sistema superpuesto en una instalación generadora aislada Fuente: foto del autor

Bateria El exceso generado se almacena en sistemas de acumulación para poder utilizarlo por las noches. En su elección habrá que valorar la tensión y capacidad nominal, efecto de la temperatura, días de autonomía previstos.

Fig. 10 Baterías Fuente: Foto del autor

Regulador El regulador controla la carga y descarga adecuada de las baterías. Como características propias del equipo están la tensión e intensidad nominales, autoconsumo, protecciones, alarmas, etc.

Fig. 10 regulador Fuente: Foto del autor

Inversor En caso de necesitar alimentar cargas en corriente alterna. Ya comentado en el apartado correspondiente, hay que evaluar la tensión nominal en contínua (Ucc) y en alterna (Uca), potencia nominal, rendimiento, .. En estas instalaciones el coste de las baterías es lo que más encarece el sistema por lo que si se compara el coste del KWh, este sale más caro que el de la red eléctrica. Se recomienda este sistema en caso de edificaciones aisladas a las que el coste de conexión a red o de ampliación de potencia sea superior al del coste del sistema fotovoltaico. Hay que recordar que las baterías son muy contaminantes por lo que no son aconsejables aplicando criterios ambientales.

Instalaciones generadoras interconectadas (conectadas a red)

Fig.11 Esquema Instalación generadora conectada GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

Están formadas básicamente por un generador fotovoltaico y un inversor de conexión a red. Este sistema utiliza la red eléctrica como batería, vertiendo los excedentes a la misma, y tomando electricidad de ella cuando se necesita, por lo que no necesita acumulación. Durante las horas del día se aprovecha la máxima energía que genera el sistema fotovoltaico y durante la noche se consume energía de la red eléctrica. En caso de generar excedentes de energía durante el día, la regulación del sistema eléctrico español no permite acumular en baterías si el sistema está conectado a red (RD1699/2011 Capítulo III. Artículo 11). Las opciones que existen serían las siguientes: Venta de los excedentes a precio de mercado mayorista, El precio de compra de la energía en el 2013 rondaba los 5c€/kWh, por lo que para instalaciones de <10kW y para particulares puede no ser aconsejable ya que costaría más las gestiones que los ingresos (declaraciones trimestrales de IVA, representación de mercado, etc.). Compensar el excedente que se vierte a la red con un sistema de balance neto. Esta opción permite pagar únicamente la diferencia entre la energía que se consume y la que se inyecta a la red en un periodo de tiempo. Es el sistema ideal para consumos domésticos en los que durante el día se inyecta electricidad a la red y durante la noche se consume electricidad de la red. Aunque en muchos países es una opción viable, en España (a febrero del 2015) todavía no está regulada en España. Evitar el inyectar excedentes en la red, mediante la instalación de un analizador de redes y un inversor que pueda limitar su potencia de salida a la potencia consumida instantáneamente . Verter los excedentes sin venta a red. Realmente, el caso anterior de limitar la inyección a red no tendría mucho sentido pues estaríamos evitando que la instalación genere electricidad renovable con los efectos positivos de reducción de CO2 y menos consumo de energías no renovables. En nuestro marco europeo y en América está establecida como primera opción el balance neto por lo que en un futuro próximo es previsible que se tenga que aprobar la ley que lo regule. En las condiciones actuales la fotovoltaica puede generar importantes ahorros en la factura eléctrica para aquellos servicios e industrias cuyos consumos se concentran durante las horas de luz, vendiendo los excedentes o inyectando en la red. Para usos residenciales, cuyos picos de consumo se producen durante la noche, el ahorro en la factura no sería mayor de un 15%, por lo que en este caso es recomendable esperar a la aprobación del balance neto. En el caso de que exista consumo durante el día, en comunidades de vecinos, o en usos no residenciales se pueden obtener ahorros significativos, aunque dependerá de la evolución de la normativa y de las tarifas, especialmente de la relación entre el término de potencia y el término de energía. 80

TABLA RESUMEN Zona urbana consolidada

Zona urbana dispersa

Zona aislada

Vivienda unifamiliar

Instalaciones generadoras interconectadas0w

Instalaciones generadoras interconectadas0

Instalaciones generadoras aisladas0

Vivienda colectiva bloque aislado

Instalaciones generadoras interconectadas 1-2

Instalaciones generadoras aisladas2

Vivienda colectiva bloque manzana

Instalaciones generadoras interconectadas 1-2

Instalaciones generadoras aisladas2

0 En Instalaciones generadoras aisladas compensa económicamente por el ahorro de conectarse a red eléctrica Con la legislación actual la amortización en Instalaciones generadoras interconectadas es superior a 15 años 1 Por criterios económicos con la legislación actual no compensa, si se busca rentabilidad mejor estudiar la incorporación de otras energías renovables. 2 Habrá que analizar si la superficie utilizable de captación es suficiente y que el recorrido de las canalizaciones para llegar a las viviendas es posible. La colocación de paneles fotovoltaicos se podrá realizar sobre marquesinas en terrazas y en la superficie de la cubierta. LEGISLACIÓN APLICABLE -- Normativa eléctrica de aplicación general: Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión -- ITC BT 40: instalaciones generadoras de baja tensión -- P < 100 kW → Real Decreto 1699/2011 -- P > 100 kW → Orden 5 de septiembre de 1985 Condiciones técnicas para la conexión de instalaciones fotovoltaicas a redes de media y alta tensión (en la práctica integrada en normativa de compañías eléctricas) -- Real Decreto 314/2006: Código Técnico de la Edificación (Sección HE5: contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica) Obligatoriedad de incorporar instalaciones fotovoltaicas en cierto tipo de edificios (usos y tamaños mínimos) -- IEC 60364-7-712: “Electrical installations of buildings: Photovoltaic power GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

supply systems” -- España: norma UNE-EN 20460-7-712 -- Real Decreto 1578/2008, sobre retribución de la actividad de producción de electricidad mediante tecnología solar fotovoltaica -- Real decreto 1/2012: Moratoria a la inclusión de nueva capacidad. Renovable en el Régimen Especial -- Ley 15/2012, de medidas fiscales para la sostenibilidad energética -- Ley 24/2013, del sector eléctrico

Bibliografía: IDAE: Energía Solar Fotovoltaica, Pliego de condiciones técnicas de Instalaciones Aisladas de Red PCT-A-REV 2009 IDAE: Instalaciones de Energía Solar Fotovoltaica, pliego de condiciones Técnicas de Instalaciones conectadas a red PCT-C-REV 2011 Guía de la energía Solar Madrid solar 2006 Curso sobre el aprovechamiento de Energías Renovables en la rehabilitación energética de edificios VVAA, FENERCOM 2013 La cubierta captadora en los edificios de viviendas VVAA ITEC 2002 Tectónica nº 31, Instalaciones VVAA Alta tensión VVAA ICARIA Editorial 2014

2.5

ENERGÍA GEOTERMICA

La energía geotérmica es una de las renovables incluidas dentro de las tecnologías consideradas en el Plan Estratégico Europeo de Tecnología Energética (SET-Plan). Este documento es una hoja de ruta de las políticas energéticas y climáticas de la UE que incentiva la investigación en tecnologías limpias, eficientes, con bajas emisiones de carbono y precios asequibles para que sean accesibles a la mayoría de la población. En el sistema de generación español van adquiriendo más peso las energías renovables, pero la energía geotérmica ha permanecido fuera del mix de generación energética española hasta fechas recientes. En la década de los 80 se llevaron a cabo algunas experiencias pero después se pasó por un periodo de más de 10 años en los que la energía geotérmica permaneció al margen de la planificación energética en nuestro país. El desarrollo de la tecnología de intercambio geotérmico para el aprovechamiento de los recursos geotérmicos de baja temperatura y otros proyectos en yacimientos de media y alta temperatura desarrollados en distintas partes del mundo, han contribuido a despertar de nuevo el interés por esta opción de generación energética. Características generales de la geotermia La energía geotérmica es una energía renovable que encontramos en el subsuelo, con una tecnología adecuada se puede utilizar de forma sostenible, con eficiencia y respetando el medio ambiente. La energía geotérmica nos permite un suministro energético continuo, frente a la variabilidad en la producción de otras renovables como la solar y la eólica. También es compatible con otros recursos, pudiendo colaborar en la producción energética con otras fuentes por ser una forma de generación distribuida, cuya aportación más significativa es su carácter gestionable. En la actualidad uno de los factores que bloquean su despegue se debe a la inversión económica inicial que requiere, pero en cambio luego necesitará poco coste en su mantenimiento y explotación, contribuyendo a las necesidades energéticas tanto en nuevas edificaciones como en edificios que rehabilitemos. En cualquier rehabilitación, ya sea residencial, industrial, sector terciario,… la energía geotérmica es una fuente energética para climatización, agua caliente sanitaria (ACS) y aireación. La energía geotérmica somera puede facilitar los objetivos de generación con energías renovables, estipulados en la Directiva Europea de Energías Renovables. Se prevé que la potencia instalada en España pueda evolucionar desde los 80 MW a unos 1.000 MW para el año 2020 y unos 3.000 MW para el 2030. La energía geotérmica profunda en España espera llegar a una potencia instalada de 1.000 MW eléctricos y 300 MW térmicos para el año 2020 y llegar en el año 2030 a producir 3.000 MW eléctricos y 1.000 MW térmicos.

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Potencial geotérmico en el subsuelo del territorio español La Energía Geotérmica Somera es una energía renovable que en un principio está disponible en cualquier emplazamiento en el que se prevea rehabilitar o construir un edificio; siempre que podamos ocupar el espacio del subsuelo necesario para la transferencia de calor según las demandas energéticas del edificio. Las limitaciones al uso de esta energía van a estar definidas por el coste económico de la construcción del sistema de intercambio geotérmico en relación a los costes de otras fuentes energéticas. Aplicando las indicaciones de la Directiva Europea de Energías Renovables, consideramos como Energía térmica Renovable, la diferencia entre la energía primaria consumida y la energía térmica útil generada por el sistema geotérmico. La Energía Geotérmica Somera tiene un gran potencial de generación de energía renovable y de ahorro energético por conllevar un gran ahorro en el consumo de energía primaria. Otro aspecto relevante de la Energía Geotérmica Somera es su capacidad para limitar las cargas puntas de suministro en la red eléctrica, especialmente en los consumos derivados de la refrigeración. Para mayor información sobre el uso del calor del subsuelo en cualquier zona del territorio español se puede consultar los datos disponibles en el IGME. Geotermia, energía para una edificación/rehabilitación más sostenible Si utilizamos la geotermia para generar electricidad, obtenemos una generación continua que nos permite controlar la producción, por lo que es importante su incorporación al mix energético para mejorar la gestión de la Red Nacional. Si utilizamos la geotermia como energía térmica renovable, tenemos un excelente sistema para la climatización de los edificios y la producción de ACS. Entre los factores que pueden estimular el uso de la energía geotérmica, la rehabilitación de un edificio o área urbana es una ocasión para introducir energías renovables en edificaciones obsoletas o en mal estado de conservación. La Directiva 2009/28/CE, Directiva Europea de Energías Renovables insiste en promocionar las Redes de climatización de Distrito como forma idónea de reducir emisiones y aumentar el ahorro energético. En estos sistemas centralizados el uso de la energía geotérmica como energía primaria puede conseguir gran eficiencia en la producción de calor y frío. Estos sistemas están poco implantados en España, la rehabilitación de barrios puede suponer una oportunidad para implantarlos siguiendo los numerosos ejemplos europeos. Ventajas de la geotermia -- Disminuye el uso de combustibles fósiles y las emisiones de CO2 hasta en un 75%. -- La bomba de calor no necesita aire para la combustión ni genera calor residual por lo quela temperatura la sala de calderas es normal. La bomba de calor utiliza poco espacio, trabaja de forma automática y silenciosa. 84

-- La bomba de calor no depende de la impredecible evolución del suministro y los precios de los carburantes. La única fuente de energía de procedencia externa que necesita, la eléctrica se obtiene de la red de alimentación. El sistema no genera humos de gasóleo ni escapes. No hay chimenea, lo que elimina el coste anual de deshollinarla. -- Integrable con otros sistemas: se puede complementar con paneles solares para el agua caliente sanitario, con paneles solares de generación fotovoltaica. -- Los actuales sistemas son maduros técnicamente, garantizan una vida útil larga, un mantenimiento fácil y un funcionamiento sencillo. Antecedentes históricos La revisión de la geotermia a lo largo de la historia nos puede dar nuevas claves para desarrollar nuevas tecnologías que mejoren los usos de este recurso, con la implementación de las tecnologías adecuadas que nos proporcionen la máxima eficiencia con el mayor respeto medioambiental. En la revisión histórica podemos comprobar cómo su uso y desarrollo han estado emparejados con el nivel tecnológico de cada época. Es oportuno recordar la construcción de balnearios en China en al año 1.000 a. de C. La utilización de aguas termales para el baño y calefacción por parte de griegos y romanos. El uso del vapor geotérmico para cocinar y para calefacción en Nueva Zelanda por los colonos polinesios. El desarrollo en el siglo XIV en Chaudes-Aigues (Francia) de una red de distrito geotérmica. En 1904 en la Toscana italiana se experimenta para producir electricidad a partir de la geotermia, en 1913 se pone en funcionamiento una central de generación eléctrica de 250 kWe en Larderello. En 1928 Islandia comienza a utilizar sus recursos geotérmicos para calefacción de viviendas. En 1995, en la Unión Europea se instalaron un total de 60.000 bombas de calor geotérmico, la mayor parte en Suecia donde representan el 8% de la capacidad total. Suponiendo que esta capacidad total instalada de las bombas de calor se triplique de aquí al 2010 en la UE15 y que la parte de mercado de las bombas de calor geotérmico se duplicará para alcanzar el 15%, la capacidad total previsible es de 2,5 GWthen el año 2010. En los años 80 Suecia y Estados Unidos desarrollan sistemas de geotermia somera, seguidos en los años 90 por Alemania, Suiza, Austria y Canadá. En la actualidad mundial implicada en el respeto al medio ambiente, la explotación de los recursos geotérmicos están basados en un marco regulatorio y normativo que nos aseguren su sostenibilidad.

5.1

DESCRIPCIÓN GENERAL

Podemos definir la energía geotérmica como el calor interno de la Tierra. Desde la superficie exterior en la que pisamos hasta el centro de la Tierra la temperatura aumenta a medida que avanzamos hacia el centro, esto supone la existencia de un gradiente térmico que conlleva un flujo de calor desde el interior hacia el exterior debido a la estructura interna de la Tierra. Esta estructura simplificada son tres capas concéntricas, el núcleo con un radio de unos 3.470 km y una temperatura en su capa más externa GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

de 4.000ºC. La capa intermedia, el manto con espesor de unos 2.900 km y una temperatura en su capa más externa de 800 a 1.000ºC. Y una capa externa, la corteza de espesor entre 5 a 35 km que tiene una temperatura en su capa más externa, sobre la que pisamos, de 15 a 20ºC. Este gradiente térmico supone un flujo de calor continuo, desde el interior del núcleo hacia la superficie externa, el flujo medio en la corteza es de unos 1,5 micro cal/ cm2xseg; este flujo medio supone un aumento de 3ºC cada 100 metros de profundidad. La realidad nos demuestra que hay áreas de la Tierra, con un flujo de calor mucho mayor que el medio habitual, estas áreas coinciden con zonas geológicamente inestables en las que varía la estructura de la corteza y el manto para permitir liberar la energía interna de la Tierra mediante fenómenos geológicos puntuales como pueden ser actividad sísmica, volcánica, etc. Volcanes, géiseres, fuentes termales, etc., son una expresión tangible del calor existente en el interior de la Tierra. Este flujo mayor del medio puede suponer un aumento de 30ºC cada 100 metros de profundidad. La energía geotérmica de baja temperatura, en áreas de la corteza terrestre geológicamente estables supone trabajar, a una profundidad 2000 metros, con temperaturas de 60 a 90°C, mientras que la energía geotérmica de alta temperatura puede trabajar con temperaturas de 200 a 300°C a esa profundidad. En España la temperatura del suelo a una profundidad de 10-20 metros es alrededor de los 13 a 16 °C. Conceptos y definiciones Comencemos con las definiciones que establece la Directiva Europea de Energías Renovables (Directiva 2009/28/CE). Energía Geotérmica: Energía almacenada en forma de calor bajo la superficie del terreno. Energía Aerotérmica: Energía almacenada en forma de calor en el aire ambiente. Energía Hidrotérmica: Energía almacenada en forma de calor en las aguas superficiales. Geotermia: Disciplina que estudia el calor terrestre, su origen su distribución y su aprovechamiento. Recurso Geotérmico: Parte de la energía geotérmica que puede ser aprovechada de forma técnicamente y económicamente viable. Yacimiento Geotérmico: Espacio físico en el interior de la corteza terrestre en el que se sitúa el recurso geotérmico. Recursos geotérmicos En función de la temperatura habitualmente se diferencian cuatro grupos, Recursos Geotérmicos de Alta Temperatura (superior a 150 ºC), de Media Temperatura (entre los 100 ºC y 150 ºC),de Baja Temperatura (entre los 30 ºC y 100 ºC),y de Muy Baja Temperatura o Someros (inferiores a los 30 ºC). 86

De forma genérica podemos incluir los tres primeros grupos como recursos localizados a grandes profundidades (más de 1.500 metros) en zonas con gradiente geotérmico normal. También podrán encontrar estos recursos en profundidades inferiores a 1.000 metros en zonas con elevado gradiente geotérmico. El cuarto grupo, los Recursos Geotérmicos Someros o de muy baja temperatura, los encontraremos en el subsuelo poco profundo, habitualmente a menos de 250 metros, incluimos también las captaciones de calor asociadas a elementos constructivos de edificaciones. Son los recursos geotérmicos que utilizaremos mayoritariamente en rehabilitación de edificios. Los Recursos Geotérmicos Someros nos proporcionan la energía almacenada en el terreno o en las aguas superficiales a temperaturas inferiores a 30 ºC, en general estas temperaturas suelen acercarse a la media anual del lugar en el que realizamos la captación. Debido a la estabilidad térmica del subsuelo frente a la variabilidad estacional del ambiente, la captación geotérmica suele ser muy eficiente. Podemos simplificar esta diferenciación habitual de 4 grupos en 2 grandes tipos de energía geotérmica, de baja temperatura y de alta temperatura. Los recursos de la energía geotérmica de baja temperatura, los encontramos en áreas de la corteza terrestre geológicamente estables que presentan un flujo de calor bajo. Los recursos de energía geotérmica de alta temperatura se encuentran en áreas geológicamente inestables de la corteza terrestre que presentan un flujo de calor muy elevado.

Utilización de los recursos geotérmicos El Instituto Geológico y Minero de España explora el subsuelo de nuestro país para determinar los recursos geotérmicos. La geotermia ofrece suficiente energía en España, hay oportunidades de negocio en la utilización de la geotermia como recurso energético. Para los aprovechamientos geotérmicos encaminados a la climatización y ACS en edificios rehabilitados, son necesarias inversiones iniciales, que son amortizables y tendrán retornos posteriores. En rehabilitación debemos enfocar la geotermia en todas sus posibilidades, intercambiadores mediante sondeos, implementación de pozos canadienses, estructuras termoactivas; y no olvidar su posible utilización a escala urbana, como fuente energética en una Central Energética de Distrito, conocida por su nombre en inglés, District Heating and Cooling.

5.1.1 TECNOLOGÍAS Y USOS Los Recursos Geotérmicos de Alta Temperatura se aprovechan fundamentalmente para la producción de electricidad. Los de Media Temperatura se pueden utilizar para centrales de generación eléctrica, para usos térmicos en calefacción y refrigeración en sistemas urbanos y procesos industriales. Existen tres tipos de plantas geotérmicas de generación eléctrica, plantas de vapor directo/seco, plantas Flash y plantas de Ciclo Binario. Los Recursos Geotérmicos de Baja Temperatura y los Someros se centran en usos térmicos. Los usos térmicos incluyen calefacción, refrigeración, redes de climatización GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

de distrito. Los sistemas de calefacción de baja-temperatura, sistemas de superficies radiantes son adecuados para el uso de la energía geotérmica. Mencionar también dentro de la Geotermia Somera, los sistemas tierra-aire, conocidos como pozos canadienses o pozos provenzales. Esta tecnología facilita el tratamiento del aire de renovación del sistema de ventilación, haciendo circular aire por un sistema de tuberías enterradas se reduce el salto térmico entre el interior y el exterior del edificio, lo que proporciona un ahorro energético en el sistema de climatización. Funcionamiento del sistema: aplicaciones Nos centraremos en la Geotermia Somera, dadas las grandes posibilidades de implantación que supone el momento en que se realiza una rehabilitación de un edificio. Los Recursos Geotérmicos Someros, los encontramos en el subsuelo poco profundo, también se incluyen las captaciones de calor asociadas a elementos constructivos de edificaciones (estructuras termoactivas), por ello, el momento de rehabilitar es una ocasión para implementar este sistema de generación energética. Para el aprovechamiento de la Geotermia somera en la mayoría de los casos, la tecnología utilizada es la bomba de calor, gestora del intercambio de calor mediante un circuito por el que circula un fluido (fluido caloportador) que transporta ese calor. Los circuitos de intercambio podrán ser abiertos, si disponemos de un acuífero u otra masa de agua para captar agua, o cerrados. Captación geotérmica. Sistemas de captación Los sistemas de captación geotérmica, intercambiadores horizontales, intercambiadores verticales, estructuras termoactivas, se valorarán en el entorno concreto de aplicación para valorar las posibilidades de cada sistema. Al implantar un sistema de captación estamos limitados al área de parcela, y debemos explorar posibles contenidos en el subsuelo del área de actuación. Por un lado valorar las limitaciones físicas, como pueden ser otras infraestructuras existentes, canalizaciones de aguas, gas, electricidad; la afectación en la vegetación del entorno. Y por otro lado debemos tener presente que es sistema de intercambio de calor afecta a un área mayor que el área física determinada por lor intercambiadores, es lo que se conoce como campo de captación. Este campo de captación es el área afectada por el impacto térmico causado por los intercambiadores, área que podemos determinar como veremos en la sección de cálculo.

Fig. 1. Interacciones de los intercambiadores geotérmicos con el entorno: campo de captación. Fuente: REGEOCITIES. Documento D2.2

Almacenamiento Si valoramos el área que hemos llamado campo de captación, todo el volumen de terreno sometido al impacto térmico, podemos aprovechar este volumen y su capacidad inercial como un sistema de almacenamiento energético. La energía proveniente de la refrigeración como la de calefacción puede ser almacenada en el terreno para usarla en diferentes estaciones, cuando la necesitemos. El calor específico del terreno expresa la capacidad del suelo para almacenar energía interna en forma de calor. La posibilidad de utilizar la instalación geotérmica combinada con el almacenamiento de energía, almacenando en el subsuelo calor en verano y frío en invierno, contribuye a mejorar la disponibilidad y la eficiencia energética de estos sistemas. Los aparatos de control y gestión incluidos en un sistema geotérmico, deben estar enfocados a la verificación del intercambio térmico con el terreno, con el objetivo de utilizar la potencialidad inercial del terreno, como un sistema de almacenamiento energético, y verificar que en todo momento se respeta la capacidad térmica del terreno para garantizar la sostenibilidad en el tiempo de la fuente energética y del sistema implantado. Estructuras termoactivas En estructuras con grandes superficies de hormigón, en contacto con el terreno, pensemos en túneles, pilotes y pantallas, se pueden construir como estructuras termoactivas. El contacto con el terreno de esas grandes superficies se puede aprovechar para el intercambio energético, al introducir en esos elementos de hormigón sondas con un fluido caloportador, la energía generada, puede ser absorbida, conducida, gestionada y utilizada. Es energía utilizable en edificios rehabilitados, para climatización tanto para calefacción, para enfriamiento o para ACS. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

Bomba de calor acoplada al terreno Para aprovechar los recursos de la energía geotérmica de baja temperatura, cuando la temperatura del fluido geotérmico es inferior a 50°C, debemos utilizar de la bomba de calor si deseamos suministrar calefacción en el interior de edificios. De esta forma, los recursos geotérmicos de muy baja temperatura, incluyendo temperaturas del orden de 15-20°C, pueden ser aprovechados para la calefacción de locales y viviendas con sistemas que utilizan temperaturas más bajas en el circuito de calefacción como pueden ser superficies radiantes. La bomba de calor aporta al circuito de calefacción la energía térmica requerida. La estabilidad térmica de los fluidos geotérmicos, permite dimensionar la bomba de calor y obtener rendimientos térmicos elevados. La estabilidad térmica de la energía geotérmica se debe al aporte permanente de calor desde el interior de la Tierra hacia el exterior. La bomba de calor, se puede utilizar tanto para producir calor en invierno como para refrigerar en verano. Si trabajamos con recursos geotérmicos a 15-20°C, las profundidades óptimas de la captación serán del orden de 4 a 50 metros, siempre habrá que ajustarlo según la demanda y características específicas del suelo en el que hacemos la captación. La mayoría de las bombas de calor utilizadas funcionan con electricidad. Las bombas gestionan los intercambiadores de calor instalados en el subsuelo para aprovechar la energía (la solar y la debida al gradiente geotérmico) almacenada en el terreno. En el caso de sistemas abiertos, el agua captada se lleva directamente a la bomba de calor. En los sistemas cerrados se utilizan intercambiadores situados en el subsuelo, por ellos circula en circuito cerrado el fluido que se lleva a la bomba de calor. Según la situación de los intercambiadores en el subsuelo, se pueden distinguir dos tipos de instalaciones, las de intercambiadores verticales y las de intercambiadores horizontales. Los rendimientos energéticos de las bombas de calor geotérmicas son superiores a los obtenidos con otras fuentes de calor, variando su COP desde 4,5 a 7.

5.2

CONDICIONANTES PREVIOS

Normativa y marco regulatorio europeo. La Directiva 2009/28/CE La Directiva 2009/28/CE, Directiva Europea de Energías Renovables incluye la geotermia y define los criterios de cálculo para computar su aportación a los objetivos 20-20-20. Establece una fórmula que cuantifica la cantidad de calor renovable que producen las bombas de calor en función de su rendimiento estacional. Esta directiva establece una definición de geotermia diferenciada de las definiciones de aerotermia e hidrotermia. Objetivo de esta Directiva es fomentar las energías renovables y también estimula las Redes de climatización de Distrito alimentadas con energías renovables, promocionando el uso de la geotermia como una de las fuentes más apropiada por ser una energía directa y eficiente. 90

La Directiva considera como Energía Renovable la producción de calor geotérmico, tanto la obtenida por un uso directo como la obtenida mediante bombas de calor. Y finalmente apuntar que la Directiva establece la necesidad de tener un sistema de acreditaciones para los instaladores de Geotermia Somera (ShallowGeothermalInstallers) común en toda la UE. La UE desarrolla varios proyectos para impulsar la geotermia: Geothermal Regulation-Heat, Ground-Reach, Ground-Med, Geothermal Communities, European Technology Platformfor Renewable Heating and Cooling (con un Panel de Geotermia). Con la participación de asociaciones como European Geothermal Energy Council, European Renewable Energy Council. Normativa en España En España la normativa se encuentra poco desarrollada para las aplicaciones de geotermia somera. Hasta el momento los recursos geotérmicos están incluidos en la legislación minera, en lo que respecta a su investigación y aprovechamiento. En fases de investigación, así como en fases previas se deben realizar estudios de impacto ambiental, por lo que antes de la explotación de un recurso geotérmico podemos depender también de la normativa ambiental. En casos de que necesitemos realizar perforaciones, que utilicemos tecnologías de sistemas abiertos que usen aguas subterráneas o públicas, tendremos que consultar el marco regulatorio hidráulico. Finalmente dependiendo del uso que hacemos del recurso geotérmico, tenemos el condicionante de la normativa específica (producción de energía eléctrica, instalaciones térmicas, climatización, Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, RD 1027/2007) y de las normativas municipales. Se puede consultar todos estos aspectos del marco regulatorio en el “Manual de Geotermia” publicado en 2008 por IGME e IDAE. Con objeto de promocionar las instalaciones geotérmicas, varias Comunidades Autónomas han concertado convenios con el IDAE por los cuales se subvenciona un porcentaje (alrededor del 30%) del coste de la instalación geotérmica. Esta vigente el programa GEOTCASA que financia instalaciones geotérmicas en edificios a empresas habilitadas

5.3 DISEÑO A la hora de diseñar un sistema de generación geotérmica, debemos establecer un ritmo de intercambio para extraer del subsuelo la energía que se genera de forma natural. El objetivo es conseguir un intercambio óptimo para explotar el recurso de forma sostenible en el tiempo, asegurando un equilibrio entre las extracciones y las inyecciones de energía térmica en el terreno. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

En el diseño del sistema, los sistemas de relleno y sellado en los sondeos de intercambio geotérmico, deben ser adecuados para mejorar el rendimiento térmico de los intercambiadores. Se debe comprobar que el sistema tiene conductividad adecuada al terreno en el que intercambia calor. También hay que asegurar que no se producen contaminaciones acuíferas durante la ejecución. Podemos considerar la vida útil de los intercambiadores equivalente a la del edificio y diseñar el sistema, en base a las demandas térmicas del edificio, las características geológicas, térmicas e hidrológicas del terreno.

Tipo de intercambiador Como parte del Sistema geotérmico, elegimos el tipo de intercambiador introducido en el terreno. Los tipos de intercambiador entre los que elegir son los siguientes: -- Intercambiador en U simple, una única tubería con entrada y salida. -- Intercambiador de doble U, en un mismo sondeo se introducen dos sistemas simples. -- Intercambiador coaxial o concéntrico: dos tubos concéntricos, el fluido calor-portador viaja hacia abajo por el tubo central y asciende por las paredes laterales del tubo exterior al central, dentro del sondeo. Además del tipo de intercambiador elegido, los valores y conceptos que influyen en el diseño y cálculo de las instalación geotérmicas serán, conductividad y resistencia térmica, el impacto térmico en el terreno, los coeficientes de rendimiento y la capacidad instalada. Pasamos a ver estos conceptos. Capacidad del campo de captación (Sondeos) La capacidad instalada en el campo de captación es la cantidad de energía que puede extraerse por unidad de tiempo. La potencia teórica máxima que el sistema de sondeos puede suministrar es la máxima; habitualmente el campo de Sondeos hace captaciones por debajo de esa capacidad máxima. Se expresa en kW Test de Respuesta Térmica: TRT El test de respuesta térmica (TRT) se usa para determinar de manera real y efectiva las propiedades térmicas del terreno, conductividad, difusividad y capacidad térmicas. Al realizar un TRT, se conocen las propiedades del terreno en el ámbito específico de la actuación. La conductividad térmica del terreno La conductividad térmica (λ) se expresa en W/mK. La resistencia térmica del terreno La resistencia térmica del sondeo (R) se expresa en (m2K)/W. Impacto térmico El área del terreno donde se implantan las sondas, estará afectado por un impacto térmico causado por la variación térmica en los tubos, sumada a las variaciones de 92

gradiente terrestre. El efecto térmico causado se puede calcular con un modelo térmico que permite controlar y gestionar las variaciones para mantener la sostenibilidad térmica del área. Si no disponemos de modelo, se puede calcular el radio global térmico, en función de la cantidad de agua bombeada, la capacidad calorífica volumétrica del agua y la capacidad calorífica volumétrica del suelo. Capacidad instalada (calefacción y refrigeración) Expresa la cantidad de calor o frio máxima, en kW que la bomba de calor geotérmica puede producir. Si existen varias bombas de calor en una misma instalación expresa la capacidad de todas las bombas. Coeficientes de rendimiento EL coeficiente de rendimiento (COP), de una bomba de calor es la relación entre la energía térmica producida por la bomba de calor y la energía primaria consumida para su funcionamiento. El COP evalúa el rendimiento de una bomba de calor. Para evaluar la eficiencia térmica del ciclo energético en el sistema geotérmico instalado, contamos con tres parámetros, el coeficiente de rendimiento (COP), el coeficiente de rendimiento estacional (SCOP) y el factor medio de rendimiento estacional (SPF). La bomba de calor geotérmico como energía renovable La decisión de la Comisión Europea del 1 de Marzo de 2013 (2013/114/EU) establece las indicaciones para calcular la energía renovable asociada a bombas de calor de diferentes tecnologías de acuerdo al Artículo 5 de la Directiva Europea 2009/28/EC del parlamento y el Consejo Europeo. Intercambiadores enterrados Los intercambiadores de calor geotérmicos son tuberías enterradas con diferentes configuraciones. La disposición de las tuberías podrá ser extendiendo la tubería en horizontal; podremos disponer la tubería en pozos verticales. Los sistemas de tuberías pueden ser un circuito cerrado o un circuito abierto tomando agua de un acuífero, lago o masa de agua apropiada que exista en la zona. La bomba de calor geotérmico gestiona el intercambio de calor desde el edificio al terreno, mediante los intercambiadores. En verano extrae el calor del edificio para cederlo al terreno y en invierno coge el calor del terreno para cederlo al edificio. Intercambiadores horizontales Los intercambiadores de calor horizontal son tuberías dispuestas en zanjas horizontales, alineadas para conseguir la mayor eficacia en el intercambio de calor con el terreno. Se construyen zanjas en las que se colocan las tuberías. En el caso de tuberías de polietileno se unen por soldadura de termofusión. La situación de estos intercambiadores es poco profunda, normalmente de 1 a 1,5 metros de profundidad. Dependiendo de las necesidades energéticas, calcularemos la superficie de tubería requerida para el intercambio. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

Los intercambiadores horizontales aprovechan el calor proveniente del subsuelo que fluye hacia el exterior de la corteza terrestre. Por estar a poca profundidad, el terreno está más afectado por la variación de las temperaturas estacionales, esta variabilidad tiene poca influencia si se usa una bomba de calor reversible. Intercambiadores Slinky. Los denominados intercambiadores “slinky” son intercambiadores horizontales de alta compacidad, al disponer la tubería en configuraciones helicoidales. Debido a su gran compacidad, su ejecución es más laboriosa que la de los intercambiadores horizontales habituales de tuberías en paralelo. En los “slinky” el intercambio calorífico se produce en menos superficie, por lo que es necesario asegurar que el terreno tiene suficiente difusividad térmica para ser capaz de generar el ritmo de transferencia necesario. Intercambiadores verticales Los intercambiadores verticales consisten en sondeos de profundidades, habitualmente entre 50 y 100 metros, pudiendo llegar a 250 metros, en los que se introducen tuberías por las que circula el fluido caloportador. En cada sondeo se introduce un intercambiador que puede ser de varios tipos según vimos, en U simple, doble U, coaxial. El número de sondeos necesario dependerá de la transmisión de calor en el terreno y la demanda energética. Es importante hacer un buen diseño del circuito, ejecutar correctamente las soldaduras en la tubería (ya sea de polietileno u otro material), hacer un adecuado diseño hidráulico y conexión con la bomba de calor. Los intercambiadores verticales, aprovechan el calor del gradiente geotérmico, es decir, la energía térmica que desde el interior del globo se transmite hacia la superficie terráquea, flujo energético producido de manera permanente. El calor que se extrae del subsuelo a partir de unos 10 metros de profundidad se debe al flujo de calor desde el interior de la tierra, consecuencia del gradiente térmico, el calentamiento debido al Sol sólo se produce en la capa más superficial de la corteza. Los intercambiadores verticales son los más empleados, tienen la ventaja de no necesitar un área tan extensa como necesitan los intercambiadores horizontales. Además al actuar a gran profundidad, la temperatura del terreno ya no está afectada por la temperatura del aire ambiente. La construcción y ejecución de los sondeos debe valorar si es necesario encamisar los pozos. Se debe seleccionar un adecuado material de relleno que facilite el intercambio de calor y que en caso necesario actúe como sellado de la tubería evitando fugas y la necesidad de mantenimiento después de su ejecución. Intercambiadores integrados en la edificación Una variante de los sistemas de intercambiadores verticales, es la utilización de los pilares de la edificación como sondeos para la captación del calor. Desde viviendas unifamiliares a grandes edificios de todo tipo pueden utilizar pilotes prefabricados de hormigón armado como pilotes termoactivos. La captación de la energía geotérmica se puede hacer aprovechando la estructura del mismo edificio, lo que se conoce como estructuras termoactivas, habitualmente se utilizan las cimentaciones (pilotes, losas, muros de contención o muros pantalla). 94

5.4 CÁLCULO Parámetros para el diseño y cálculo de un sistema de intercambio geotérmico Necesitamos conocer las demandas energéticas del edificio, fijando las condiciones interiores y exteriores determinadas en el Reglamento de Instalaciones Térmicas, sabremos las pérdidas de calor en invierno y las ganancias de calor en verano. Las decisiones para determinar y dimensionar el sistema de intercambio geotérmico deben contemplar los siguientes parámetros: --------

La bomba de calor geotérmica. El fluido circulante (caloportador): agua o agua con anticongelante. El tipo de intercambiador enterrado: horizontal, vertical. En serie o en paralelo. Los tubos o sondas: los habituales son de polietileno (PE) o de polibutileno (PB). Las temperaturas máximas y mínimas de entrada del fluido a la bomba de calor. Las temperaturas máximas y mínimas de la tierra. La longitud de sonda necesaria: el dimensionamiento del intercambiador enterrado está determinado por las cargas de diseño, la demanda energética y la capacidad energética del suelo. -- La bomba de circulación: para la caída de presión en la sonda más desfavorable. Cálculo de los intercambiadores geotérmicos Uno de los métodos de cálculo usado para calcular intercambiadores con geometrías sencillas es el método IGSHPA (International Ground Source Heat Pump Association) desarrollado por la Universidad de Oklahoma. La transmisión de calor está definida en función de la conducción y se resuelve según un modelo de resistencias térmicas. Se conectan en serie la resistencia de la tubería Rt y la resistencia del suelo Rs. Si además conocemos el salto térmico entre el agua y el terreno, nuestra incógnita a calcular es la longitud de tubería que necesitaremos para disipar la potencia térmica Q deseada. La ecuación a resolver será:

L = Q. (Rt + Rs) / (Tt-Ts)

La mayor dificultad es la determinación de la resistencia térmica del terreno Rs ya que el terreno tiene una capacidad de carga específica, según el calor acumulado o extraído, estaremos cargando o descargando el terreno. El calor que intercambiamos con el terreno es variable, dependerá de los ciclos de actividad, de la duración de las paradas, de la mayor o menor cantidad de calor intercambiado con el edificio. Por ello en la ecuación se considera un factor de utilización que viene condicionado por la ubicación geográfica en la que se sitúa el edificio, orientaciones, materiales y tipo de uso del edificio. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

Con el método IGSHPA se obtienen por separado la longitud necesaria para calefacción y la longitud necesaria para refrigeración, se utilizará la mayor de las dos. Al estudiar las temperaturas del terreno en las diferentes estaciones, es importante comprobar la inercia del terreno que se traduce en un desfase con respecto a las temperaturas del aire ambiental. Cálculo de la bomba de calor geotérmica La elección de la bomba de calor requiere que fijemos parámetros del intercambiador, como son el calor intercambiado con el suelo, el caudal que circula por el intercambiador y el rendimiento del sistema COP (Coefficient Of Performance). El COP de una bomba de calor expresa la relación entre la capacidad térmica de la bomba y la potencia consumida. Para elegir la bomba de calor debemos calcular las cargas térmicas según las especificaciones de diseño y dimensionado del Reglamento de Instalaciones Térmicas.

5.5 MANTENIMIENTO En la actualidad uno de los factores que bloquean el uso de la energía geotérmica se debe a la inversión económica inicial que requiere, pero en cambio luego necesitará poco coste en su mantenimiento y explotación. Los actuales sistemas son técnicamente maduros, garantizan una vida útil larga con un mantenimiento sencillo. La parte enterrada no necesita mantenimientos, si hemos ejecutado y sellado correctamente los intercambiadores. La bomba de calor geotérmica agua-agua necesita menos mantenimiento que una bomba de calor aire-agua. En la sala de máquinas es recomendable seguir los programas de mantenimiento de las instalaciones térmicas.

5.6

CONTROL Y GESTIÓN

El control y gestión de un sistema geotérmico tiene como objetivo equilibrar el intercambio de calor, para adaptarse a la capacidad calorífica del suelo. Esto lo realizamos conociendo los intercambios que se producen en cada momento, definiendo el factor de utilización. El factor de utilización representa la fracción de tiempo que está en marcha la bomba de calor y, por tanto, el tiempo de funcionamiento estacional de la instalación. Es un factor muy importante en el diseño de sistemas geotérmicos, ya que determina la cantidad de calor que el sistema va a intercambiar con el suelo a lo largo del año, es decir, el calor que se va a extraer del subsuelo durante el modo calefacción y el que se va a inyectar al subsuelo durante el modo refrigeración. Por ejemplo, si un edificio sólo demanda calor para condiciones inferiores a 16 °C exteriores y sólo demanda frío a temperaturas superiores a los 21 °C exteriores, al definir las condiciones más desfavorables en calefacción y refrigeración, se puede estimar la fracción de tiempo en la que la bomba de calor estará en funcionamiento. Ésta se cal96

cula como el cociente entre la carga térmica y la potencia de la bomba de calor seleccionada en las condiciones de diseño tanto para calefacción como para refrigeración. Con datos climatológicos de la ubicación podemos prever la temperatura del aire exterior, por ejemplo para cada hora durante un mes. Se pueden elaborar tablas para cada mes con el número de horas de funcionamiento de la bomba de calor, según la temperatura exterior de cada hora. Sabemos el número de horas que la bomba de calor está en funcionamiento cada mes, y el total anual de cada estación, el periodo de calefacción y el de refrigeración.

Fig. 2 Esquema de funcionamiento de la bomba de calor geotérmica. Fuente: IDAE y ATECYR. Guía técnica

Se define el rendimiento estacional como la relación entre la energía producida por el sistema geotérmico en un periodo de funcionamiento, normalmente periodo de calefacción o refrigeración, y la energía total consumida por el mismo, incluyendo todos los elementos (compresores, grupos hidráulicos, etc.).

5.7 EJEMPLOS Se pueden ver ejemplos de edificios nuevos y rehabilitados en los que se ha introducido la energía geotérmica, en la Comunidad de Madrid, en dos publicaciones de FENERCOM, Proyectos Emblemáticos en el Ámbito de la Energía Geotérmica, una del año 2010 y otra del 2012. http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/Proyectos-Emblematicos-en-el-ambito-de-la-geotermia-2010.pdf http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/Proyectos-emblematicos-II-en-el-ambito-de-la-energia-geotermica-fenercom-2012.pdf

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5.8 BIBLIOGRAFÍA Bibliografía de consulta IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía) en colaboración con el IGME (Instituto Geológico y Minero de España). Madrid junio 2008; “Manual de geotermia” IDAE (Madrid-2011): “Evaluación del Potencial de energía Geotérmica. Estudio técnico per 2011-2020”. TECNOLOGÍA Y RECURSOS DE LA TIERRA, S.A.: José Sanchez Guzmán, Laura Sanz López, Luis Ocaña Robles. IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía) (Madrid-2011): “Plan de Energías Renovables 2011-2020” y Resumen. Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid: “Guía de la Energía Geotérmica” Guillermo Llopis Trillo y Vicente Rodrigo Angulo. Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid: “Documento Anexo de la Guía de la Energía Geotérmica”. Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid. Energías renovables para todos: Energía Geotérmica y del Mar Fuentes documentales WEB Plataforma Tecnológica Española de Geotermia (GEOPLAT) Comisión Europea. Investigación e Innovación. EnergíaGeotérmica European Geothermal Energy Council European Technology Platform on Renewable Heating & Cooling IEA Geothermal Energy International Geothermal Association International Geothermal Association (IGA) Geothermal Energy Association Geothermal Resources Council BRGM - Geothermal energy http://www.minetur.gob.es/energia/desarrollo/EficienciaEnergetica/RITE/Reconocidos/Reconocidos/Climatizacion_14_Bomba_%20de_calor_geotermica_09.pdf http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/Guia-del-Almacenamiento-de-Energia-fenercom-2011.pdf http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/Guia-sobre-Estructuras-Termoactivas-y-Sistemas-Inerciales-en-la-Climatizacion-de-edificios-fenercom-2014.pdf

5.9 GLOSARIO Capacidad térmica volumétrica: cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 m3 de terreno 1 K. Se expresa en J/ m3 K. Calor específico de una sustancia: es la energía necesaria para incrementar en una unidad de temperatura una cantidad de sustancia. Se expresa en kJ/Kg.K COP (Coefficient of performance): relación entre la potencia térmica producida por la bomba de calor y la potencia eléctrica consumida. Conductividad térmica: es el flujo de calor transmitido por conducción a través de un cuerpo sometido a un gradiente de temperatura de un grado Kelvin por metro. Se expresa en W/mK o W/m°C. Difusividad térmica: ratio entre la capacidad de conducción del terreno y la capacidad térmica del terreno. Se expresa en m2/s. Entalpía: mide el contenido de energía útil de una sustancia. Aplicada al fluido caloportador de un sistema geotérmico, indica el contenido de calor total del fluido, en cada condición de estado en las que puede encontrarse a lo largo de su evolución en el circuito. Se expresa en J/kg. Gradiente geotérmico: variación de la temperatura en función de la profundidad del terreno. Se expresa en °C/km. Rendimiento estacional: relación entre la energía producida por el sistema geotérmico en un periodo determinado de funcionamiento, y la energía total consumida por el sistema (compresores, grupos hidráulicos, etc.). Se usa habitualmente en periodo de calefacción o refrigeración.

2.6

MINIEÓLICA.

1.1 Características generales de la minieólica El aprovechamiento eólico consiste en producir energía eléctrica a partir de la transformación de la energía eólica (energía cinética) en energía mecánica, y de la transformación de esta última en electricidad mediante un generador eléctrico o alternador. La producción varía de un emplazamiento a otro, por lo que es necesaria una evaluación del mismo para poder calcularlo 1.2. Potencial eólico del territorio español En la actualidad a nivel internacional se está desarrollando y utilizando como tecnología de generación de gran importancia la energía minieólica, incluida convencionalmente para sus requerimientos técnicos con la eólica, motivo que le llevo a tener un menor desarrollo. La energía eólica de pequeña potencia puede llegar a tener una presencia capaz de ser una alternativa viable y eficiente a las energías que provienen de combustibles fósiles; en sus distintas aplicaciones, ya sean instaladas en una torre GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

como soporte, aisladas, conectadas a la red, en cubierta o en aplicaciones como hidrógeno. El desarrollo de los aerogeneradores en algunos países se debe, al gran apoyo procedente de los incentivos gubernamentales, en forma de programas de ayuda financiera, como es el caso de los Estados Unidos con un 40% de la capacidad instalada, con un total de 179MW. Los países en vías de desarrollo, utilizan esta tecnología por resultar menos costosa sin apoyo económico. 1.3. Ventajas e inconvenientes de la minieolica 1.3.1 Ventajas -----------

Energía limpia puesto que no proviene de recursos agotables ni emite C02, medida frente al cambio climático. Seguridad en cuanto al suministro proveniente de la energía del viento. Desarrollo tecnológico continuado. Barrera contra la volatilidad del precio de los combustibles. Reducción en las pérdidas por transporte, energía generada próxima a los puntos de consumo. Integración en sistemas híbridos. Suministro en lugares aislados. Bajo coste de mantenimiento.

1.3.2 Inconvenientes de la minieólica ------

No acumulación de la energía suministrada. Falta de predictibilidad del viento. Costes crecientes que condicionan la rentabilidad. En entornos urbanos la dificultad radica en la variación de flujo en pocos metros y la capacidad de cuantificar el efecto de los obstáculos.

1.4. Descripción general 1.4.1. Conceptos y definiciones Entendemos por energía eólica la definida según la normativa vigente UNE-EN 61400-2, las máquinas eólicas que tengan una superficie de rotor inferior a 200 m ² y que entreguen la energía eléctrica producida por debajo de los 1000 V en caso de disponer de un generador en alterna o 1500 V en el caso de que la producción se realice en continua. Los tipos de turbinas para integración en edificios: -- Turbinas de eje horizontal. En este sistema el eje del rotor es montado de manera horizontal o paralela al terreno, direccionando la máquina según el viento predominante con sistemas pasivos o activos. 100

Esta sensibilidad al movimiento implica una constante reorientación debido a los múltiples obstáculos reduciendo así la generación de energía, por lo que es aconsejable el uso de una rosa de energía para indicar el viento predominante. Por ello, el lugar más adecuado para ubicarlas será la cubierta. Se caracteriza por ser un sistema de baja potencia, dispone de entre 2 palas y 6 palas máximo. -- Turbinas de eje vertical. En este sistema el eje rotor es montado de manera vertical. En este caso no se utiliza la reorientación, siendo una buena opción para ubicarse en entornos urbanos, además de ser un sistema silencioso. Pese a esas ventajas, el aprovechamiento energético es menor que el obtenido en las turbinas de eje horizontal. Otro tipo de turbinas para entornos urbanos son las denominadas esferas, que pese a tener el rotor en posición horizontal, el funcionamiento es distinto. Se basa en el efecto venturi, si se quiere ampliar su producción se pueden incorporar difusores para canalizar el flujo del aire y aumentar la velocidad de este. Otro serían lo tipo Darrieus, los tipo Gorlov con palas helicoidales torsionadas. Los sistemas de generación eólicos integrados en entornos urbanos, conocidos como Urban Wind Turbines, puedan ubicarse en edificios o en sus proximidades integrándose en la planificación urbana, por ello deberán tener como condicionantes previos los flujos de vientos existentes, y el impacto visual que pueden causar en la configuración urbanística. 1.5 Condicionantes previos 1.5.1 Normativa existente en tecnología minieólica -- Norma UNE–EN 61400-2:“ Requerimientos de diseño de aerogeneradores de pequeña potencia”. -- Norma UNE –EN 61400-11 : “ Técnicas de medida de ruido acústico” -- Norma UNE –EN 61400-12 : “ Ensayo de curva de potencia” -- Norma UNE –EN 61400-21 : “ Calidad de la energía producida” -- Norma IEC 61400-22 (Ed1) : Ensayo de palas. La norma del Comité Electrotécnico Internacional, define que un aerogenerador de pequeña potencia es aquel cuya área barrida por el rotor no supere los 200m2, lo que significaría unos 50 o 60 kw de potencia nominal; aunque actualmente va en función del país, por ejemplo en Italia son 200 KW, y en España 100 KW.En la normativa española UNE-EN 61400-2 se fijan las condiciones ambientales relacionadas con las características del viento que determinaran si una máquina es adecuada para el régimen de vientos de un emplazamiento. Condicionantes según las cuales se clasifican los aerogeneradores: -- Velocidad media durante 10 minutos. -- Velocidad anual media a la altura del buje. -- Intensidad de turbulencia. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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Existen casos que requieren un diseño especial, pertenecen a la denominada clase S, por estar ubicados en lugares donde se producen catástrofes naturales, tales como ciclones, huracanes, etc. La normativa también regula, como se ha indicado anteriormente “las técnicas de medidas de ruido acústico” más apropiada para la evaluación del ruido en las localizaciones más próximas a la emisión. El método permite caracterizar los niveles de sonoridad a velocidades de viento de referencia de 6m/s a 10m/s de un determinado aerogenerador. La distancia a la que se evalúa depende del tamaño del aerogenerador. El número de palas influye en la velocidad de giro del rotor y además en su sonoridad, por lo que cuanto mayor sea el número de palas mayor será el ruido. 1.5.2 Directiva de energías renovables 2009/29/ce En esta Directiva se amplía el ámbito de aplicación a pequeñas instalaciones y de generación distribuida:« las normas que regulan la autorización, la certificación y la concesión de licencias sean objetivas, transparentes, proporcionadas, no discriminen entre solicitantes y tengan plenamente en cuenta las peculiaridades de cada tecnología de las energías renovables» y « se instauren procedimientos de autorización simplificada y menos onerosos, incluida la simple notificación si está permitida en el marco regulador aplicable, para los proyectos de menor envergadura y para los equipos descentralizados para la producción de energía procedente de fuentes renovables, si procede». Obligando a todos los estados miembros y exigiéndoles normas y códigos de construcción, el uso de niveles mínimos de energía procedente de energías renovables. En la legislación española, parcialmente estas exigencias se recogen el Código Técnico de la Edificación. 1.5.3 Directiva de energías renovables 2009/28/ ce Esta Directiva fija en su artículo 4, que todos los estados miembros deberán especificar los objetivos sectoriales y las medidas necesarias para alcanzarlos. 1.5.4 Plan de energias renovables 2011-2020 Este plan fija un objetivo particular para la energía minieólica, reduce de 370 MW a 300 MW su implantación para el 2020. Sus medidas normativas: -- Tratamiento regulatorio específico para la conexión y autorización administrativa de lass instalaciones de pequeña potencia. Incentiva la ubicación de instalaciones eólicas de pequeña potencia, inferiores a 100 -- KW a ubicarse en entornos urbanos, semi-urbanos, industriales y agrícolas.

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-- Armonización de la reglamentación existente para favorecer la integración de las instalaciones (ordenanza municipal). Dirigida a las instalaciones mencionadas en el punto anterior, se podrían utilizar los mecanismos de contratación de IDEA. -- Normalización de las instrucciones y procedimientos técnicos que afecten a los equipamientos (Certificación de Aerogeneradores). -- Regulación de la figura de instalador autorizado aplicable a la minieólica. -- Establecimiento de un marco retributivo específico para instalaciones eólicas de potencia inferior a 100KW. -- Líneas de ayudas para la generación distribuida con instalaciones eólicas de pequeña potencia. Mecanismos de financiación gestionados por el IDEA, para acometer las inversiones necesarias de estas instalaciones de potencia hasta 10 KW con consumos asociados. -- Programas de subvenciones para proyectos de demostración tecnológica de hasta 5 KW -- Programas de subvenciones para proyectos de demostración tecnológica de hasta 10 KW que no reciban apoyo del Régimen Especial, aisladas de la red y de autoconsumo, acogidas al esquema de balance neto. 1.5.5 RD 1699/2011 de regulación de la conexión a red de instalaciones de producción de energía eléctrica de pequeña potencia Según este Real Decreto se simplifican los requisitos para las instalaciones de pequeña potencia que quieran conectarse en puntos donde ya existe suministro. Excluyéndose del régimen de autorización administrativa a las instalaciones de producción con potencial nominal no superior a 100 KW, y la regulación del suministro de energía eléctrica producida en el interior de la red de un consumidor para su propio consumo. .Se determina para los dos tipos de conexiones, según su artículo 7 se indica que el contrato que se firma con la empresa es necesario en ambos casos. Fija este Real Decreto el procedimiento de acceso y conexión de las instalaciones, condiciones técnicas, procedimientos de medida y de facturación. El procedimiento de conexión abreviado para instalaciones no superiores a 10 KW, ubicadas en un punto en el que exista un suministro de potencia, que simplifica la relación empresa distribuidora-titular. Estas medidas presentan beneficios como la reducción de pérdidas en red, reducción de necesidad de inversiones en nuevas redes, y la minimización de las instalaciones eléctricas en su entorno.

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1.6 Diseño A diferencia de los grandes parques eólicos, donde la ubicación se elige con un estudio preciso de los vientos predominantes, en la energía minieólica no es elegida puesto que forma parte de la edificación. Se tendrán en cuenta las siguientes consideraciones: -- Analizar el modelo y tipo de turbina que mejor se adapta en cuanto a sus dimensiones, posición, tipo de rotor, curva de potencia o velocidad de arranque. -- Ubicarlos en los lugares más altos y diáfanos del edificio, facilitando así su instalación. -- Comprobar su adecuación a la estética del edificio. Normalmente, se integran mejor las de eje horizontal por presentar mayor diseño en las aspas que las de eje vertical; incluso la disposición de varias turbinas de menor potencia frente a una de mayor potencia que pueda causar mayor impacto visual. -- Estudiar la armonización del movimiento de sus palas, cuyo impacto visual también sea menor. -- Homogeneizar a nivel urbano esta imagen de turbinas, ubicándolas de manera que puedan concentrarse o formar parte de un conjunto. 1.6.1 Diseño edificatorio y ubicación Puntos a tener en cuenta: -- Diseñar edificios con cubiertas inclinadas ligeramente en dirección de los vientos predominantes. -- Diseñar edificios que se orienten en la dirección de los vientos más energéticos. -- Disponer de zonas accesibles para la revisión y mantenimiento de la maquinaria. -- Asegurarse de que exista una conexión a red en un transformador próximo a la instalación, para reducir costes de llevar a cabo esa operación. -- Ubicar las turbinas en la parte central de la cubierta evitando turbulencias. -- El edificio en el que se ubiquen sea un 50% mayor que los de alrededor. -- La velocidad media anual de viento sea superior a 5,5 m/s. -- La disposición de sistemas de protección en caso de velocidades extremas, para alargar la vida útil del sistema al evitar cargas mecánicas sobre las palas.

Existen aerogeneradores de pequeña potencia diseñados especialmente para mejorar y limitar lass emisiones de ruido acústico, tales como el rotor carenado “ Swift Wind Tuurbine, o con difusor aumentador, tipo Donqi o Flodesign por ejemplo, basados en el principio de Bernouilli, por el aprovechamiento de vórtices en el borde de salida del difusor aumenta el momento de giro a la estela del rotor, disminuyendo la presión a la salida del difusor, y en consecuencia se incrementa la potencia. 104

1.6.2 Diseño de las palas Las palas son variadas en cuanto a su geometría, económicamente más sencillas para su fabricación, pero aerodinámicamente mejores a mayor variación progresiva de la torsión, del espesor, de la forma, de la cuerda y de sus propiedades aeroelásticas. En su mayoría las palas presentan espesor constante, sin apenas torsión y son de cuerda. El material utilizado son los compuestos ligeros de resina epoxy reforzada con madera, poliamidas como el nylon, fibra de carbono o fibra de vidrio. 1.6.3. Sistema de orientación En las aeroturbinas de eje vertical no se requiere sistema de orientación al ser simétricas en todas ssus direcciones, sin embargo los de eje horizontal si tienen que disponer de él, la más aplicada es la orientación por timón de cola, en ella se diseña la superficie de aleta y la longitud de la barra o larguero que la soporta para que con un mínimo viento lateral produzca un par suficiente para girar el rotor de la turbina hacia la dirección del viento. El funcionamiento es igual que el de una veleta, y cuyo problema sería la constante re-orientación. Solución pasiva sería diseñar una turbina para que opere a sotavento de la torre, haciendo la propia turbina de timón de cola. Existen aeroturbinas con sistemas de accionamiento eléctrico o mecánico que posiciona la turbina en la dirección del viento, aunque su precio es elevado. 1.6.4 Diseños innovadores Hoy en día, se está investigando en la utilización de nuevos materiales, avanzados y reciclables que reducen el coste del aerogenerador. Las investigaciones en el uso de nanotubos de carbono, las ventajas que presentan es la reducción en el peso de las palas con polieuretano reforzado, mayor resistencia estructural y una menor resistencia a la corriente eléctrica, protegiéndose de futuras descargas eléctricas. En cuanto al diseño de los aerogeneradores, se presta atención al diseño de la turbina para aumentar la potencia nominal a una velocidad más baja y que el comienzo de giro comience con está velocidad. Y la reducción de la velocidad de rotación. Las estrategias para el diseño de las palas buscan como ya se ha comentado, la reducción de la emisión de ruido y la eficiencia. Se desarrollan nuevos perfiles para bajo número de Reynolds ( entre 40.000 y 50.000). Este tipo de diseños da lugar a una cuerda mayor (más anchos), pero la velocidad necesaria de arranque es menor, llegando a valores del coeficiente de potencia de un 40%. A nivel de fabricación se prefieren los métodos por inyección, compresión o moldeo por inyección-reacción, puesto que permiten ser fabricados con mayor rapidez y menos coste de proceso, uniformidad y calidad de la pala final. Permite fabricar las palas por componentes, aunque como desventaja la inversión de maquinaría en fábrica es mayor. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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Las tendencias en el diseño del aerogenerador eléctrico, con reducido par de rizado estático (cogging). Es una característica inherente a los generadores de imanes permanentes, siendo éste causado por la geometría del generador. El par de rizado afecta a las condiciones de comienzo de giro, cuanto mayor es, mayor velocidad de viento, mayor velocidad de viento necesita para comenzar y posteriormente convertirlo en energía. Además de producir vibraciones y ruido. Por otro lado, los aerogeneradores con par alto a velocidad de rotación nominal, para obtener potencias nominales a bajas vueltas. 1.6.5 Cálculo Aunque unas de las barreras mayores de la minieólica, es la falta de procedimientos competitivos en coste para evaluar de forma precisa el recurso eólico en un determinado emplazamiento. Existen herramientas de software CFD ( Modelos de dinámica de fluidos). Estos programas calculan el potencial eólico en todo tipo de edificios con formatos de datos estándar. Modelan las turbulencias, perfil vertical y el ángulo de incidencia del viento. Analizan los efectos aceleradores de los edificios ( Venturi, esquina..), considerando además los elementos porosos del dominio evaluado. Ofrece un mapa de frecuencias de superación del umbral de operación del aerogenerador, velocidad de viento para el arranque, los coeficientes de weibull y las tablas de frecuencia. Un completo estudio de la situación más favorable para su implantación. Para la reducción de la velocidad de arranque en los aerogeneradores de eje vertical, se usas los cojinetes magnéticos que al levitar reduce al máximo las pérdidas mecánicas en la rotación y reduce la velocidad de viento requerida para el arranque de la turbina hasta 1 m/s. Hay que tener en cuenta el viento aprovechable en ambiente urbano. Los edificios tienden a provocar un efecto concentrador. Comparando las velocidades de viento medias, existe un potencial del 30% de energía extra contenida en la turbulencia urbana; para aprovechar la escasa turbulencia urbana, necesitaríamos un rotor de bajo peso, es decir de baja inercia y/o rotor de pequeño diámetro, y tendrían que ser los vórtices mayores que el rotor. La velocidad de viento nominal del aerogenerador puede bajar hasta 8-9 m/s, siempre que se tengan unas pérdidas aceptables en el rendimiento en términos de energía del sistema completo. 1.7 Mantenimiento La minieólica es una energía que se ha ido y sigue desarrollándose tecnológicamente. Los generadores de inducción para aerogeneradores de pequeña potencia conectadas a red, se van mejorando y se ha avanzado mucho especialmente en la reducción del mantenimiento mediante el uso de nuevos aceites sintéticos de larga duración. 106

De forma general, y dependiendo del modelo se harán inspecciones visuales muy básicas trimestral o semestralmente. El mantenimiento anual de los equipos: -- Inspección visual/verificación de: Estado y limpieza de las palas. El apriete de los tornillos. El funcionamiento de los mecanismos del sistema pitch o de paso variable, en caso de que lo tuviese. El estado de engrase de los distintos elementos, especialmente rótulas y engranajes. Nivel de aceite de la multiplicadora, Cambio de aceite cuando proceda. Limpieza y sustitución de elementos fungibles. El sistema de anclaje de la torre al suelo y la Nacelle. Estado de los elementos de conexión, la conexión de los cables. Tareas de mantenimiento en los sistemas de regulación de carga de batería, acumuladores de energía, inversores. -- Atención a la aparición de nuevos sonidos, que puedan ser distintivos de un mal funcionamiento. -- Mantenimiento hecho por empresas especializadas para máquinas no accesibles entre 20-200KW. -- A nivel de seguridad, las tareas se harán con el bloqueo del rotor y la desconexión eléctrica. 1.8 Control y gestión Respecto al control, se tiende al desarrollo de sistemas de control integrado adaptativo, y que ofrezca un nivel bajo de ruido acústico y en cuanto a certificaciones que cumpla el mayor numero de ellas en Europa EN50438 Requirements for the connection of micro-generators in parallel with public low voltaje distribution network, en EEU las normas UL, y los códigos de red específicos de países o compañías eléctricas. Las estrategias de control de potencia y carga, son las siguientes: -- Los sistemas de protección contra sobrevelocidad por plegado o desorientación son excesivamente ruidosos, puesto que cuando se produce la desorientación, el corte violento de las palas con el viento produce gran nivel de ruido acíustico. -- Calculo de las cargas mecánicas en aerogeneradores de pequeña potencia cuando se produce el plegado. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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-- Formas de regulación mas seguras, ráfagas o cambios súbitos de rumbo, como puede ser el control de la velocidad por entrada en pérdida suave, sistemas de cambio del ángulo de paso, palas articuladas, frenos mecánicos, cambio de paso de la punta de la pala accionada centrífugamente. 1.9. Ejemplos de integración de energía minieólica

Aerogenerador en el Club Naútico de Portonovo, Galicia Fuente: Energías renovables

Aerogenerador en la torre Sacyr de Madrid. En este caso se combina la producción de energía eólica con almacenamiento intermedio de hidrógeno producido mediante electrolisis, y una pila de combustible. Fuente: Idae 108

Fuente:Asociación de Enerxía Minieólica de Galicia, Aemga

1.10

Referencias bibliográficas

-- Desarrollo de sistemas eólicos aislados. Editorial CIEMAT. -- Integración de energías renovables en edificios. Alfonsso Aranda Usón y Abel ortego Bielsa. Presnas universitarias de Zaragoza,2011. 1.11 Glosario Rotor aerodinámico: Componente del aerogenerador, compuesto principalmente por las palas, el buje y su cobertura, y el sistema de pitch. Eje: Componente del aerogenerador, trasmite la energía cinética del viento desde el rotor al generador, directamente o a través de un multiplicador. Generador: Componente del aerogenerador, trasforma la energía cinética del viento (energía eólica) en energía eléctrica. La energía generada puede ser en corriente alterna o continua, dependiendo del uso final del aerogenerador. En los micro-eólicos con potencias inferiores a 10KW, generan energía eléctrica en corriente continua, por estar vinculadas a instalaciones aisladas de la red. Multiplicadora: elemento que adapta la velocidad de giro del eje a la del generador. Es frecuente encontrarlos en aerogeneradores de potencias inferiores a los 10KW. Sistema de orientación: Permite alinear el aerogenerador con la dirección predominante del viento. En micro-eólica suele ser frecuente el uso de cola, que hace la misma labor que una veleta. Torre. Es el elemento que sujeta el aerogenerador y puede tener diferentes alturas. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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3. CONTROL DE CONSUMOS

3.1

GESTIÓN DEL AGUA E HIDROEFICIENCIA.

1. INTRODUCCION.EL AGUA EN LA EDIFICACION. El agua es un recurso natural fundamental para el desarrollo de la vida en el planeta, indispensable para el desarrollo de los procesos biológicos que la hacen posible. Este líquido vital constituye más del 80% del cuerpo de la mayoría de los seres vivos. Alrededor del 2,5% del agua que cubre la tierra, es agua dulce, y sólo es accesible para el uso humano un 0,3%, ya que la mayor parte de agua dulce en el mundo está contenida en los casquetes polares y los glaciares (68,9%), y en las aguas subterráneas (30,8%) así pues disponemos de una pequeña cantidad disponible directa o semiindirecta para los seres vivos. Si además de esto, añadimos la disminución de las precipitaciones debido al calentamiento global, la contaminación de las aguas subterráneas por la agricultura intensiva, la contaminación de los ríos y lagos por la industria, el aumento de la población mundial, por lo tanto de la demanda de agua potable, conduce a que supone la disminución de las reservas de los recursos hídricos. Este recurso natural se encuentra en continua regeneración a través del denominado “ciclo del agua”. La correcta secuencia del agua en dicho ciclo hace que sea considerada un recurso natural renovable. La huella hídrica es un aspecto que cada vez toma cobra más peso, dada la relevancia y preocupación de la defensa del medio ambiente y la preservación de los recursos naturales, siendo un indicador de consumo de agua utilizándose como herramienta para la hidroeficiencia. Los componentes fundamentales son hídrica azul (agua dulce utilizada en los servicios consumidos), hídrica verde (agua evaporada almacenada en superficies verdes) hídrica gris (agua contaminada). La sociedad ha considerado el agua como un bien inagotable debido a su abundancia y ha ido adquiriendo hábitos y costumbres que hoy en día llevan a los ciudadanos, sobre todo de las sociedades desarrolladas, a consumir agua potable de una manera desmesurada, (consumo medio diario de un ciudadano europeo es de 140l/día), siendo el ámbito doméstico donde se produce el mayor consumo de este recurso (60% del consumo de agua en el hogar se utiliza en el cuarto de baño cisterna, ducha bañera e higiene personal). Los nuevos desarrollos urbanos, junto con el incremento de las áreas verdes privativas y públicas, edificios existentes con instalaciones obsoletas, (que no cuenta con sistemas adecuados y eficientes en la gestión del agua), así como las pérdidas de fugas en las redes de abastecimiento de agua potable y en los aparatos individuales de las viviendas, hacen que “La sostenibilidad ambiental significa preservar el capital natural. Requiere que nuestro consumo de recursos materiales hídricos y energéticos renovables no supere la capacidad de los sistemas naturales para reponerlos y que la velocidad a la que consumimos recursos no renovables no supere el ritmo de sustitución de los recursos renovables duraderos. La sostenibilidad ambiental significa asimismo que el ritmo de emisión de contaminantes no supe de la capacidad del aire ,del agua y del suelo de absorberlos y procesarlos.” Fragmento de la carta de Aalborg (Dinamarca) 1994. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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Disponer tres objetivos fundamentales: -- Crear conciencia del valor del agua, como recurso natural de vital importancia para todos. -- Aconsejar un uso responsable del mismo mediante un pequeño cambio de hábitos que genere una reducción de consumo -- Producir un ahorro al usuario de la guía, como dato objetivo, que permite evaluar que se está actuando de forma correcta.

Tenemos muchos derechos sobre el agua pero también muchas obligaciones. Es nuestra responsabilidad hacer un uso correcto de ella para conseguir que sea un recurso renovable y duradero, y lo más fundamental que sea un recurso para todos. Hoy en día, en los países civilizados no damos importancia al agua, pues únicamente depende de la apertura de un grifo, ignorando lo que hay detrás de esta sencilla acción. El acceso al agua constituye una lucha constante para una buena parte de la humanidad. Nadie está exento de tomar medidas de ahorro y sostenibilidad. Los consumidores y técnicos somos los primeros implicados en esta gran tarea. Ahorrar agua en todas las actividades que se llevan a cabo en un edificio, significa unir esfuerzos para preservar un recurso necesario para la vida y para nuestro desarrollo económico, encaminados por una parte a disminuir el consumo y por otra reducir nuestra carga contaminante. Para ello conocer el consumo de agua es un paso necesario para saber dónde gastamos más y así poder ahorrar sin tener que renunciar a nuestro bienestar actual; sin pensar aisladamente sino en la suma total del agua gastada. Para alcanzar un uso racional del agua no se trata de renunciar a la calidad de vida, sino que con la misma o superior calidad se consiga gastar menos agua. El objetivo de este documento, por lo tanto, es disponer de una guía práctica para la selección de sistemas de ahorro y gestión de agua, con el fin que el usuario de esta pueda realizar una correcta selección de los sistemas a instalar en la obra existente mejorando las características de los sistemas previos. 2.

TRANSFORMACION DEL MATERIAL COMO RESIDUO.

¿Cómo REUTILIZARLO? 3. EL AGUA EN LOS EDIFICIOS Y SU REPERCUSION EN EL CONSUMO DE ENERGIA. En los momentos actuales es muy importante realizar reformas y actuaciones encaminadas a la rehabilitación de la edificación y la mejora de la eficiencia energética de sus instalaciones, reduciendo la implantación de los mismos para hacerlas viables obteniendo con ello resultados tangibles.

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En la rehabilitación de edificios, existen múltiples acciones y temas a considerar para ahorrar agua y energía que dependerán de cada edificio, pero que las más importantes, a modo de ejemplo ,se pueden centrar en las siguientes: -- Eficiencia como parámetro vinculante (además de su diseño y ergonomía de uso) en las instalaciones de fontanería (ACS AFCH), utilizando los avances técnicos existentes en el momento (tecnologías BAT). -- Adecuar el diseño de nuevas instalaciones : Con dispositivos de control de la presión, Elementos de medida para el control de consumo Aparatos de elevada eficiencia en el ahorro del agua sin perjudicar la calidad de los servicios Reformas en los aparatos, capaces de dotar a los mismos de dispositivos de ahorro que permitan reducir el consumo de agua, con la calidad que necesita el servicio. -- Medición de consumos mediante contadores internos que permitan la segregación y control de consumos, fugas,… -- Aprovechamiento de pluviales estructura del sistema.

para riego, adecuando la canalización y

-- Adecuación paisajística del entorno, cambiando las tipologías de plantaciones por plantas de bajo consumo hídrico, autóctonas y utilización de riegos eficientes con programadores, con sensores de lluvia. -- Equipos ,sistemas de accesorios de reducción de consumo de agua: Sistemas de reciclaje de agua que no precisen disponer de agua de consumo. -- Responsabilidad en el consumo Lectura constante de consumos de agua, de tal manera que permita una concienciación y sensibilización con relación al consumo. Conocimiento por parte de los usuarios de las mejores condiciones de los aparatos y servicios Correcta conservación de los elementos que comparten la instalación de agua, evitando la existencia de fugas en conducciones y grifería. Sensibilización del ciudadano con el uso y ahorro del agua. -- Mantenimiento Mantenimiento periódico con agente especializado, detección de las pérdidas de agua anómalas que pueden producirse y corrección de puntos de fuga de la instalación hacia el exterior. -- Instalación, o implementación de equipos y medidas economizadoras de agua, con el fin de minimizar gastos y consumos de agua y de energía. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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-- Elección de equipos electrodomésticos eficientes, con etiquetaje clase A,A+,A++, con equipo de amortización rápida con un consumo de un 60% menos de agua y 50% menos de energía. -- Desarrollo de programas de mantenimiento preventivo adecuando a normativa y permita la detección de anomalías, aislamiento de las tuberías, cada 6 meses y cada vez que algún operario realice algún trabajo de mantenimiento. -- Prever, programar y comprobar las temperaturas de calentamiento, acumulación y distribución del ACS adecuándolas a la demanda de agua esperada. -- Realizar campañas de sensibilización ambiental dentro del centro o edificio para formación de personal para resolver los problemas más habituales. -- Plan interno de gestión y uso eficiente del agua y la energía 4. PROCEDIMIENTO DE ACTUACIÓN EN LA REHABILITACION AUDITORIA. Se propone una serie de pautas y acciones encaminadas a la realización de una exitosa intervención en la instalación de fontanería y saneamiento, así como en sistemas de uso de agua en la rehabilitación de edificios. Una intervención de este tipo constituye una auditoria, qué ha de sustentarse en una serie de pilares fundamentales que se exponen a continuación: -- Estudio detallado de la instalación y equipos existentes, realizando mediciones y registros de sus parámetros principales de funcionamiento -- Evaluación de parámetros eléctricos de consumo -- Estudio de técnicas alternativas a las utilizadas en la producción. -- Análisis económico de las soluciones propuestas así como del ahorro energético y monetario conseguido.

Para una correcta realización de la auditoría se han de seguir una serie de pasos protocolizados con los cuales los trabajos se desarrollan de manera ordenada y previamente fijada. A tal efecto se crearan una serie de fichas modelo que dota al equipo técnico de una idea global de la instalación. Para realizar un análisis de la instalación se propone un breve cronograma de trabajo: Trabajos preparatorios. Trabajo previo de oficina, para conocer acerca del entorno y de la instalación objeto de la auditoría. Para ello es imprescindible tener contactos con la propiedad del inmueble con un doble fin:

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Disposición de planos para el equipo auditor Así como todo tipo de facturas y contratos y todo tipo de documentación de la instalación. Disponer de acreditaciones y permisos para acceso al edificio. En esta fase se preparan unas fichas de actuación que se rellanaran con los datos reales en la visita al inmueble. Análisis exhaustivo de la infraestructura, posibilidades de suministro, legislación vigente, etc.... Análisis previo Una vez analizado la instalación y tenido una percepción real del entorno real de la. Instalación es conveniente realizar una visita a la instalación para tener una primera toma de contacto con la misma y ver en qué dirección debe de encaminarse los trabajos. Para ello es necesario disponer de una serie de datos como son los siguientes: Contrato de suministro y las facturas, para saber condiciones de suministro, consumo anual y gasto económico del mismo. Mediciones y apreciaciones in situ , se podrán detectar la presencia de posibles fugas o usos indebidos de agua , así como la existencia de pozos o aprovechamiento de aguas pluviales y establecer las necesidades reales de consumo. También se analizarán los suministros de a agua para los equipos de acondicionamiento y refrigeración. Ahorrar agua permite ahorrar casi en la misma proporción la energía utilizada para su calentamiento de ahí su inclusión en el análisis. Pre diagnóstico y posibles soluciones. Evaluando los datos obtenidos hasta el momento es posible tener una idea ciertamente completa de la situación energética y de funcionamiento del sistema. En esta fase de los trabajos el equipo auditor debe de saber las necesidades reales de ahorro de energía y las medidas a adoptar en la instalación así como el orden de magnitud de la inversión económica para acometer estas acciones. Toma de datos final in situ para un proyecto definitivo. En esta fase el equipo auditor recoge de una manera precisa y completa los dtos de la instalación en cuestión, consiguiendo una radiografía de la misma para disponer de manera clara la información necesaria para la realización del proyecto definitivo. En la instalación hemos de tener en cuenta: Consumo de agua anual de agua de la red pública y coste del mismo. Estudio de los equipos productores de agua caliente sanitaria

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Estudio de la red de evacuación de aguas pluviales y aguas grises y aguas negras. Estudio de alimentación de agua a los sistemas de climatización Distribución actual de consumo y almacenamiento Estudio de la red en busca de fugas y reducciones e flujo y caudal de agua. Análisis de las necesidades reales de consumo Estudio de sistemas ahorradores de agua Estudio de sistemas de relación y rehabilitación de la instalación. Análisis de los datos recogidos y estudio de soluciones definitivas. Fichas de procedimiento F.1. IDENTIFICACION DEL INMUEBLE F.2. DATOS DE UTILIZACIÓN Y DE CONSUMO Consumos Ocupación del edificio Horarios Programación arranque parada F.3. CARACTERÍSTICAS COSNTRUCTIVAS Datos generales F.4. AGUA CALIENTE SANITARIA Y OTROS SERVICIOS Producción de ACS Acumulación, regulación y distribución de A.C.S. Consumidores de ACS y agua fría Equipos y tuberías accesibles sin aislamiento Otros Servicios Piscinas Cubiertas y sumideros Aseos F.5. ABASTECIMIENTO Y SUMINISTRO DE AGUA Abastecimiento de aguas y distribución de consumos Suministro de agua para refrigeración y acondicionamiento Sistema actual de suministro de agua Tratamiento de agua potable F.6. VERTIDOS DE AGUAS RESIDUALES Naturaleza de los vertidos Destino de los vertidos Reglamentación del vertido Caudal y condiciones del vertido. F.7. INSTALACION DE SANEAMIENTO Sistema unitario separativo Sistema separativo ESQUEMA BÁSICO DE LA INSTALACIÓN DE FONTANERÍA 116

ESQUEMA BÁSICO DE LA INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO OPTIMIZACIÓN DE LA FACTURA ELECTRICA Consumo de agua Consumo de agua y su coste en el edificio Titularidad en el contrato de suministro Acometidas de distribución del suministro de agua Modalidad del suministro de agua de consumo Instalaciones receptoras Alternativas en la utilización de recursos energéticos e hidráulicos Aportación natural Aportación por recuperación

6. CAPTACION.DEPOSITOS Y ACUMULADORES.BOMBEO Y DISTRIBUCIÓN. 6.1. REDUCTORES DE PRESIÓN EN LA RED PRINCIPAL (VPRS). El caudal que fluye de los aparatos sanitarios depende directamente de la presión en la red. Para garantizar una presión adecuada en cada altura o nivel topográfico de entrada del agua a los edificios y construcciones, se instalará un regulador de presión que permita la salida de agua potable. Una válvula reductora de presión (VRP) es una válvula automática que mantiene constante la presión en su extremo de salida siempre que la presión en su extremo de entrada sea superior a ésta. La presión a la salida puede ser fijada por el usuario o estar predefinida de fábrica, y es lo que se conoce como presión de tarado de la válvula. La válvula reductora de presión se instala a la entrada de la vivienda en edificios residenciales o colectivos ,en la derivación desde la montante a cada planta,actuando sobre el conjunto de toda la edificación. Normativamente, el Código Técnico de la Edificación (CTE), en su Documento Básico HS-4 5 obliga a que la presión máxima a la entrada de la vivienda sea de 500 MPa ó 5 bar. A menor presión, mayores ahorros de agua. Sin embargo, es posible reducir más la presión a la entrada de la vivienda, de tal forma que los ahorros de agua serán mayores.Los valores de presión, dependen de cada edificio y del esquema de distribución, no obstante estos pueden oscilar desde la mínima presión que debe existir a la entrada de la vivienda debe ser de 1,5-1.0 bar; o si se dispone de una presión alta se puede rebajarla hasta los 3/3.5 bar, siendo el óptimo con una presión máxima de dos kilogramos y medio por centímetro cuadrado (2,5 kg/cm2) durante todos los meses del año en cada vivienda o en los pisos más altos de los edificios con varias plantas. Esto implicará una reducción del consumo sin perjudicar el confort de los clientes y ayuda a la protección de los elementos componentes de la instalación, (reducción de salidas bruscas de agua, posibilidad de reventones, fugas por orificios. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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Naturalmente un reductor de presión no tendrá incidencia en los consumos volumétricos (inodoros, etc.). En el cuadro siguiente están contempladas las variaciones de los caudales de un mismo aparato sanitario en función de diferentes presiones.

Caudal

25 l/min

3 bar

1 bar

17 l/min

12 l/min

6.2 CAPTACION, DEPOSITOS Y ACUMULADORES Un gran número de edificios en España realiza su consumo a través de aljibes, formando parte de la instalación del usuario. La calidad del agua depende en muchas ocasiones del estado de conservación que presentan estos depósitos. Es importante realizar pruebas de diagnósticos que permitan establecer las características y situación de los depósitos. Una vez obtenidos los resultados, se indicará si se procede a retirar o rehabilitar el depósito para el uso al que estaba destinado. Sustituir un depósito o acumulador de ACS en una sala técnica es muy costoso y problemático, debido al coste del nuevo acumulador y a las dificultades que conlleva la retirada del acumulador estropeado y la instalación de uno nuevo. Por ello una buena práctica sería la reparación de los depósitos o acumuladores. Las causas del deterioro de los mismos pueden ser variadas y de naturaleza heterogénea, dependiendo del material con el que esté construido entre las que podemos citar las siguientes: -- Acciones emprendidas para el control de la legionella. El trabajar a Tªs elevadas, así como las operaciones de desinfección, implican un mayor riesgo de corrosión de los acumuladores: -- Choque térmicos a temperaturas elevadas. El trabajar a Tas elevadas origina la precipitación de algunas sales disueltas en el agua y la corrosión. Utilización de productos de desinfección. La combinación de contenidos elevados de cloruros, bromuros o hipocloritos en el agua y Tas elevadas propicia la corrosión por picaduras. Características agresivas del agua (las características del agua pueden variar según las zonas geográficas y la época del año) Variaciones de Tª debidas al consumo. Diferencia de Tªs entre la parte inferior y la superior del depósito (estratificación). Defectos en el sistema de purgado automático de gases de los depósitos. Influencia de los materiales de las tuberías. Corrosión galvánica debida a materiales con potenciales electroquímicos diferentes. Iones de cobre en instalaciones con redes de tuberías de cobre con recirculación, que precipitan dando lugar a pilas galvánicas de corrosión.

118

Corrosión por aireación diferencial (efecto Evans). Se produce cuando una parte del agua tiene más oxígeno que otra, muy común en instalaciones de A.C.S. Técnica de construcción del depósito y tensiones del acero, que hacen que se despegue el vitrificado de las paredes dada su rigidez Los medios y técnicas de reparación de los depósitos dependen del material del que están fabricados dichos depósitos (metálicos, hormigón,...) así como de los procesos de deterioro en los que estén inmersos (oxidación, calcificación, hongos desprendimientos, etc...), a continuación en la siguiente tabla destacamos los siguientes los medios y técnicas de reparación con sus ventajas e inconvenientes

Sistema

Pros

Contras

Cemento flexible

Materiales económicos

No elástico (sólo flexible) No absorbe movimiento ni fisuras, necesita refuerzo (malla)

Membranas das

líqui- Aplicación manual Elásti- Necesitan diferentes manos cos/Muy elásticos(PU) Re- (normalmente) Intensivo en tralativamente económicos bajo Requieren armadura Proceso lento(curado/maduración) Fáciles de usar

Liners EPDM/PVC/ Rápidos y limpios de ex- Puede colapsar cuando depósiHDPE/LDPE, etc tender to está vacío (necesita sujeción) Trabajan independiente- Tratamiento de detalles muy mente de la estructura complejo Requieren un especialista para cortar a medida Muy complicado para estructuras circulares Poliuretanos

Híbridos proyectados en Requieren superficie totalmente caliente seca Más económicos

Menor resistencia química

6.3 GRUPOS DE PRESION Intentar reducir las necesidades de bombeo de agua teniendo en cuenta la energía requerida para elevar un m3 de agua hasta el punto de consumo (altura media a vencer en el edificio, según tipología y diseño operativo del grupo de presión) La supresión de depósitos de ruptura de presión y la optimización de los grupos de presión de cada edificio. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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El ahorro energético efectivo se realiza si existen menores necesidades de bombeo, y se identifiquen aquellos puntos que se pueden alimentar directamente desde la red urbana de distribución asi como la existencia o no de depósito de ruptura de presión Grupo de presión Depósito de ruptura puede ser atmosférico y cerrado Se realizara un bypass desde la acometida principal de la red a los primeros pisos, conectando el grupo de presión a un deposito presurizado para los pisos elevados y se desconecta el depósito de ruptura. Renovación de los componentes auxiliares de la instalación: sistemas de bombeo eficientes. Requisitos de eficiencia energética para circuladoras y bombas hidráulicas en el marco de la Directiva ErP. Grupos de presión de velocidad variable y velocidad constante. Criterios para instalaciones de caudal variable. Criterios de selección. Importancia de realizar una auditoría y estudios de ahorro de Agua y Energía. Realizar una metodología de detección de ineficiencias de las instalaciones , realizando una valoración de las medidas para la corrección de las ineficiencias en las instalaciones en la rehabilitación de los edificios 7. RECUPERACION DE REDES HIDRAÚLICAS. La recuperación de redes hidráulicas se pueden afrontar desde dos perspectivas; mediante la sustitución de las redes o la restauración de las mismas sin realización de obras. Estas últimas se aplican técnicas de contrastado reconocimiento, en rehabilitación reformas de instalaciones, climatización, ACS y redes de saneamiento con unos resultados bastantes satisfactorios. En las redes de saneamiento pueden existir tramos de tubería o localización puntual en mal estado por problemas mecánicos, uniones, filtraciones o depósitos de sedimentos; lo que se puede traducir en problemas de humedades filtraciones y malos olores. En las redes de distribución de agua el principal problema es la falta de caudal y presión en el suministro de agua, provocado por la corrosión y la cal que obstruyen las tuberías, obturación o disminución de las además de las fugas de los circuitos de tuberías de cualquier tipo de fluido. La obstrucción y disminución de los diámetros nominales de las tuberías de los materiales empleados (hierro, cobre. Plomo y plástico) de los diferentes circuitos se traducen en una serie de problemas: -- Aumento de perdida de carga -- Ensuciamiento del agua -- Obstrucción de aparatos alimentados o conectados -- Desregulación de la red hidráulica 120

Patologías de los sistemas de distribución, se pueden resumir en las siguientes: -- Fugas en soldaduras, de tuberías de cobre (agua y gas) que pueden causar daños en los elementos constructivos de la edificación. -- Fugas en roscas: en las roscas la sección de se reduce el espesor transformándose en un punto débil, sobre todo en las instalaciones realizadas en tubería de acero. -- Agua sucia: el óxido en las tuberías está contaminado el agua. -- Contaminantes de plomo y cobre: La corrosión del plomo y el cobre de las tuberías se disuelve en el agua potable siendo nocivos estos componentes para la salud. -- Bajo flujo de agua e incrustaciones en tubería de hierro galvanizado y cobre. -- Corrosión dieléctrica; por la unión de materiales de distinta naturaleza -- electroquímica reaccionan formando corrientes de tipo eléctrico que pican las tuberías del material más débil. Existen en el mercado varios sistemas que permiten realizar este tipo de actuaciones y que no producen ruidos, ni destrucción de paredes y suelos de zonas privativas o comunes y se dispone de agua en el domicilio durante todo el proceso. En la reparación de redes de tuberías pueden existir diferentes problemas utilizando diferentes técnicas de reparación. Así cuando existen problemas en tramos de tuberías se recomienda la utilización de sistemas con mangas y en problemas localizados sistemas con resinas o manguitos

7.1

REDES DE DISTRIBUCIÓN

El problema en una red localizada se realiza mediante la aplicación de manguitos, sombreretes, mantas de fibra de vidrio, juntas de sellado de infiltraciones que permiten resolver los defectos de una forma rápida y sencilla. Para poder realizar estos tipos de trabajos es necesario utilizar obturadores para taponar tuberías de manera provisional o para la realización de pruebas de estanqueidad con agua o aire.

7.1.1

SISTEMA CON MANGAS

En este tipo de sistemas se utilizan, cuando existen tramos de tuberías en mal estado ,mediante la introducción de mangas impregnadas con resina con el objetivo de crear una tubería dentro de la tubería original, sin uniones que garantiza su resistencia y estanqueidad durante largos periodos de tiempo sin zanjas excavaciones y en un tiempo mínimo de trabajo. Esta técnica consiste en una manga compuesta por un tejido con revestimiento plástico flexible por una de sus caras impregnado. El tejido se impregna con una mezcla de resinas epoxi que se introduce, aun flexible, por inversión (columna de agua, tambor de inversión) o tiro en la tubería quedando adaptada y pegada en su interior. A continuación se realiza el endurecimiento o curado de las resinas, mediante la recirculación de agua caliente, vapor o radiación UV. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

121

Los materiales empleados en las mangas dependen de las condiciones de la tubería a rehabilitar, para mayor resistencia, flexibilidad, etc. o para aplicaciones de tuberías de presión y agua potable estas últimas especiales para aplicaciones a tuberías a presión y agua potable con refuerzo de fibra de vidrio.

7.1.2

SISTEMAS DE RESINAS

En las resinas epoxi de dos componentes específicas para rehabilitación de tuberías inclusos con homologación para agua potable con diferentes tiempos de manipulación y curado.El sistema a continuación descrito se divide en tres partes: Secado de tuberías con agua caliente para deshidratar y eliminar humedad del interior del sistema. Drenaje de tuberías de cualquier líquido que tenga. A continuación se conectan mangueras de aire a las tomas de las redes que se van a tratar creando un circuito cerrado tubería-manguera. Se insufla aire a presión , secando el entramado de tuberías. Lijado de las tuberías interiormente. Se insufla aire con corindón para eliminar cualquier tipo de corrosión y oxidación que pueda crear alguna obstrucción dejando una superficie apta para la aplicación de productos posteriores de restauración y recuperando la sección nominal de la tubería tratada. Aplicación de la capa epoxi. La restauración del sistema consiste en la aplicación de una capa interior con resina epoxi que envuelve el interior del diámetro de la tubería creando una barrera de forma permanente que previene las posibles pequeñas fugas ,la corrosión y al ser una superficie lisa exenta de poros y de irregularidades evita las deposiciones de tipo calcáreo o de otra naturaleza. Este epoxi empleado es de tipo sanitario, por lo que además de ayuda a que los procesos antilegionela y tratamientos de los mismos sean efectivos al 100%. Este tipo de soluciones, elimina las pequeñas fugas de las tuberías que puedan sufrir en el futuro, aumenta el flujo de agua ,sin suciedad, y evita la incomodidad de obras por lo que reduce tiempo (puede ser restauradas en cuestión de días) energía y dinero. El sistema es compatible para la restauración de conductos metálicos (plomo,acero y hierro) , y no metálicos (pvc,CPV y PEX) así como distintos sistemas que puedan incluir agua para uso doméstico, aire acondicionado, calefacción. Además es una alternativa ecológica por todo el ahorro en el ciclo de vida de materiales y residuos que se realizan en actuaciones más agresivas.

7.1.3 SISTEMAS ANTICAL Los sistemas anti cal frenan, evitan y arrastran la cal incrustada, evitando atascos en tuberías y eliminando las impurezas y los depósitos de cal alargando la vida útil de la instalación y consiguiendo una mayor protección de todos los elementos de la instalación. 122

Además permite la disminución del consumo energético en toda clase de calderas de gas ,gasoil, electricidad y en placas solares ya que al calentar tanto el agua como la cal ,se retarda el calentamiento del agua ,haciendo que se desperdicie gran parte de la energía que se consume (La cal es un material aislante), aumentando nuestros costes energéticos aproximadamente un 8%. Existen sistemas de distinto alcance y escala; desde sistemas domésticos, semi industriales, industriales y de gran escala (empresas y pueblos), consistentes en distintas técnicas aplicadas a la entrada de cualquier instalación para que el agua pasa a través de él disuelva los depósitos de cal sin influir en la potabilidad de ningún dispositivo. Los sistemas pueden ser según el tratamiento del agua de carácter físico o químico. Los sistemas más destacados son: -- Sistemas Niessen: consistente en folios metálicos enrollados alrededor de tuberías alimentados electrónicamente. -- Electroimanes: consistente en cables metálicos enrollados alrededor de tuberías alimentados electrónicamente. -- Imanes: consistente en imanes pegados a tuberías. -- Los sistemas electrónicos, y radio electromagnéticos, basados en ondas radioelectromagnéticas emitidas en baja frecuencia (5-6mhz) ; logran transformar la forma insoluble de la cal, en sistemas en los que las moléculas pierden su poder de adherencia transformándose en formas de cal no incrustante .Así se neutralizan los problemas causados por la cal presente en el agua y permite desincrustar progresivamente la cal ya adherida en instalaciones (2mm año aprox.). Estos sistemas no alteran las propiedades organolépticas del agua al tratarse de un tratamiento físico. -- Descalificadores con sal: es un método químico que captura los iones de calcio y libera sodio por sistemas de resinas de intercambio de iones. Es un método anticuado para solucionar el problema de cal y solo reducen su cantidad de agua llegando a fomentar la aceleración de la corrosión de las instalaciones

7.2

REDES DE SANEAMIENTO

En las redes de saneamiento se observan diversos problemas por obstrucciones, falta de estanqueidad, intrusión de raíces, acometidas penetrantes, etc., que requieren soluciones sin obras de zanjas. Para poder acceder a los mismos necesitamos la ayuda de robots de rehabilitación, que nos permitan reparar la superficie de la tubería y posteriormente hacerlos estancos. Dentro de estos equipos distinguimos los robots de fresado y de sellado. Los robots de fresado permiten eliminar los obstáculos y preparar la superficie de la tubería mediante dos tecnologías según si su tipo de accionamiento es hidráulico GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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(alta potencia) o neumático (sencillez y versatilidad) dependiendo de la naturaleza de la tubería. Los robots de sellado permiten resolver problemas de estanqueidad de los diferentes elementos dañados como juntas ,grietas, roturas de acometidas, etc… mediante la inyección local de resinas o instalación de sombreretes en las acometidas. 8. MECANISMOS AHORRADORES DE AGUA Y MEJORES TECNOLOGIAS DISPONIBLES. La necesidad de disponer de elementos para la gestión de la demanda de agua y los avances técnicos han favorecido el desarrollo, en los últimos años, de numerosos equipos que permiten el ahorro de agua en las edificaciones. Algunos de estos equipos son simplemente un dispositivo más o menos complejo que tiene una aplicación concreta y otros forma parte de un sistema complejo de dispositivos en los que se suman las funcionalidades de cada uno de los elementos que los forman. El que la sustitución de un dispositivo que da lugar a la reducción del consumo de agua tenga rentabilidad positiva o negativa, de mayor o menor cuantía depende en primer lugar de la cantidad de agua que permite ahorrar y del tipo de agua (fría o caliente) y, en segundo lugar ,de la magnitud de los costes que es necesario incurrir para conseguir el ahorro. A continuación se describen diferentes sistemas de ahorro de agua mostrando tanto su configuración como su modo de funcionamiento, además de las diferentes tipologías que podemos encontrar en el mercado.

8.1

MECANISMOS AHORRADORES

Para los distintos equipos sanitarios más utilizados a nivel de suministro de agua, se pueden agrupar en dos grandes grupos: equipos completos y accesorios o adaptadores para equipos ya existentes, aportando estos últimos tecnología economizadora al implementarlos sobre grifos ya en uso teniendo un menor coste y aprovechando el equipo al que se le aplica, mientras que los equipos primeros permiten una integración de la última tecnología en el conjunto del aparato.

8.1.1 ACCESORIOS.REDUCTORES DE CAUDAL. GRIFOS Y DUCHAS. Aireador/perlizador. Deben instalarse mecanismos que permitan regular o reducir el caudal de agua, como aireadores, economizadores de agua, reguladores de caudal, o similares, de manera que para una presión de 2,5 kg/cm2 tengan un caudal máximo de ocho litros por minuto (8 l/min) y para duchas, lugar donde más agua se consume, con caudales inferiores diez litros por minuto (10 l/min). 124

Los perlizadores, atomizadores o aireadores producen dos efectos; reducen caudal de agua, y añaden aire al flujo de agua para compensar la disminución del caudal, a través del denominado efecto Venturi, gracias a una membrana interior en forma de anillo por la que pasa el agua. Además ofrecen otras ventajas como ser más eficaz con los jabones líquidos aparentar salir más agua de la que sale y economizar agua y energía derivada de su calentamiento. La calidad es variable y con varios modelos (en cocina son muy útiles los orientables tipo eyector), recomendándose los anticalcáreos. Un buen perlizador de lavabo tiene un caudal de 5 l/min, y en cocina unos 6 l/min. Los reguladores o limitadores de caudal, (con presión de trabajo habitual entre 1 y 3 bar), reductores volumétricos para ducha o duchas ecológicas tienen rangos de entre 5 y 10 l/min. Los aceleradores ecológicos de alta presión se utilizan en sistemas de tratamientos de aguas termales aumentando la presión de salida del agua. Son de fácil instalación, adecuando la rosca al grifo existente, y son los más rentables al producir sustanciales ahorros de agua y energía (ACS) con una mínima inversión, llegando a ahorros entre un 50% los aireadores y los tipo limitadores de caudal hasta un 70% dependiendo de la presión de red. Temporizadores. Los grifos de uso público, además de mecanismos reductores de caudal, deben disponer de temporizadores o de cualquier otro mecanismo similar de cierre automático que dosifique el consumo limitando las descargas a un máximo de medio litro (0,5 l) de agua. Pudiendo reducir el consumo de agua y energía entre el 55 y 70%.

8.1.2 EQUIPOS COMPLETOS. GRIFERÍAS Si optamos por el cambio de las griferías las opciones a poder instalar son muy amplias destacando los siguientes sistemas: Grifería monomando. La instalación de grifos monomando en usos de tipo doméstico y residencial se ha generalizado debido a su sencillez de manejo siendo la más utilizada por excelencia. Además, desde el punto de vista de la eficiencia, presentan importantes ventajas frente a los grifos tradicionales con mandos separados de agua caliente y agua fría (bimandos). Estos sistemas garantizan la práctica supresión de fugas y goteos, además de comodidad de manejo y reducción de perdida de agua en el ajuste de temperatura. Aunque está generalizado abrirlos en su posición central, consumiendo 50% de agua fría y 50 % de agua caliente, durante un tiempo medio inferior a 30 segundos y ajustando el caudal a base de pequeños golpes hacia abajo, hoy en día hay tecnologías que permiten optimizar su uso y se han desarrollado sistemas consistentes en: GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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-- Apertura en frio: la palanca del monomando se sitúa por defecto en la posición que ofrece solamente agua fría. Por lo tanto, es necesario realizar un desplazamiento consciente a la izquierda en el caso que queramos disponer de agua caliente. -- Regulador de caudal: limitar internamente el paso del agua, de manera que al abrir totalmente el monomando no disponemos del caudal máximo. -- Dos posiciones. Cartuchos ecológicos de apertura en frio en su posición central y en dos etapas. La apertura se realiza en dos fases con un tope a medio recorrido de la palanca del monomando. Éste se sitúa en una posición que proporciona un caudal suficiente para los usos habituales (entre 6 y 8 litros/minuto). Si se desea disponer de un caudal más elevado, hay que realizar una ligera presión en sentido ascendente.

Estos sistemas ofrecen ahorro superior a un 10% de la energía media total que se suele utilizar en un lavabo normal y un ahorro de 5% en agua aproximadamente. Grifos de volante tradicionales. Los problemas de estos sistemas son los cierres inadecuados por falta de estanqueidad. Para poder reconvertirlos en ecológicos se puede utilizar con diversas técnicas. Sustitución de la montura clásica de zapatas por otra cerámica que permite apertura y cierre en un solo cuarto de vuelta. Consiguiendo ahorros de un 10% del consumo previo. Además se le puede incorporar mecanismos ahorradores anteriormente descritos si la boca del grifo es de rosca. Grifos termostáticos. Estos equipos suelen ser los más costosos pero los más eficientes desde el punto de vista energético .Aportan un altísimo confort aportando agua a la temperatura demandada por el usuario y la calidad de vida evitando accidentes además de la función economizadora de energía y economizador de agua. Este tipo de grifos, generalmente adaptados a ducha y baño-ducha, disponen de un selector de temperatura con una escala graduada que permite escoger la temperatura deseada para el agua. También existen soluciones con grifería para lavabos, bidet, fregaderos o activación con el pie o antebrazo pero de coste más elevado. Se ha constatado un ahorro hasta del 16% de agua frente a los monomandos (son incluso más eficientes que los grifos bimandos de ruleta) y un 18% de media en energía. Grifos temporizados. Los grifos temporizados son los que se accionan pulsando un botón y dejan salir el agua durante un tiempo determinado, Por sus características son los adecuados por una durabilidad elevada, ser los más eficientes, y sirven para prevenir los daños causa126

dos por vandalismo. En edificios públicos, la reducción en el consumo se estima entre un 30 y un 40%. Es importante controlar que los tiempos de activación son los adecuados, pudiendo controlar y regularse los consumos, minimizando estos entre un 20 y 40%.Para considerarse ecológicos el volumen de agua es de 1 litro por ciclo. El parque existente de grifos temporizados esta entorno a los 1,75 o 2,5 litros por ciclo con temporizaciones de unos 12 a 15 segundos. En la actualidad los tiempos más adecuados por aparato y pulsación (ciclo) son de 6” en lavamanos (preferible que se interrumpa y se accione el grifo 2 veces al existir tiempos muertos mientras nos enjabonamos) ,y 20-25” en duchas.El caudal de las nuevas griferías permiten soluciones de caudales máximos de 0,62 litros y las versiones ECO que ofrecen hasta 0,22 litros por ciclo. En griferías existentes se pueden optimizar realizando mayores ajustes si se cambia el eje de Rubi (pieza que ofrece la temporización del grifo) generando ahorros superiores al 30% de media. Además se les puede incorporar sistemas ahorradores en la boca de salida del agua generando mayores niveles de ahorro. Estos además se pueden transformar en uno electrónico mediante la sustitución de su cabezal con un coste muy inferior a un grifo electrónico. Grifos electrónicos. Dentro de las opciones de grifos de cierre automático, los de tipo electrónico son los más ecológicos y que ofrecen las máximas prestaciones desde el punto de vista de higiene y ahorro de agua, al ajustarse a al demanda de agua a la necesidad del usuario. El grifo se activa cuando se colocan las manos bajo el caño de salida de agua. Mientras el usuario tiene las manos en posición de demanda de agua, el flujo permanece constante, pero se interrumpe inmediatamente en el momento de retirar las manos. Existen dos técnicas muy parecidas de activación automática por detección de presencia por infrarrojos o microondas principalmente. Estos sistemas generan un ahorro entre un 65 y 70 % en comparación con uno tradicional, siendo ideales cuando se utilizan dos aguas combinado con mecanismos ahorradores de agua los ahorros pueden llegar hasta un 80%. Nuevos productos existentes en el mercado hotelero (sistema aquareturn) permiten un ahorro en energía a través de un dispositivo que se instala en las llaves de corte del lavabo y que evita el desperdicio de agua y energía que se produce mientras se deja cualquier grifo abierto esperando que el agua caliente llegue a la temperatura deseada. Grifos optimizadores para duchas. Para economizar en la ducha es más fácil actuar sobre la salida del agua que sobre la grifería. El cabezal de la ducha, que supone el 50% del equipo, que combinado con GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

127

las griferías los consumos que se pueden obtener una eficiencia que aumentara sustancialmente. Los cabezales se pueden dividir en dos tipologías: -- Cabezales de Duchas fijas a pared .Cambio de cabezal fijo por uno eficiente de hidromasaje por turbulencias, ahorros de 60% sobre los tradicionales, y 35% si son con grifos temporizados. -- Mango de ducha unidas a grifería mediante un flexo .Mangos de ducha, lo más habitual es sustituirlos por otros ,o intercalar otros mecanismos , como un reductor volumétrico giratorio (ahorro de 35% de agua);limitador de caudal (ahorro de 25% de agua) o cambio de mango de ducha por otro ecológico

8.1.3. MECANISMOS PARA CISTERNAS INODOROS. El inodoro es el sanitario que más agua consume, aunque el valor del consumo energético estén todos los demás por delante de él. Los inodoros tradicionales de gravedad trabajan con volúmenes de agua en un rango desde los 13 hasta los 23 litros, por lo que si utilizamos inodoros de bajo consumo de agua o con sistemas eficientes, se pueden producir ahorros de agua que puede llegar entre un 40% y un 70%. Por lo tanto las acciones a emprender dependiendo de los equipos y características que nos encontremos. -- Sustitución de inodoros antiguos por inodoros nuevos de cisternas con un volumen de descarga máximo de 6 litros, permitiendo detener la descarga (descarga interrumpida) o disponer de doble sistema de descarga (6l para descarga completa en deposiciones y 3 litros para descarga parcial en micciones). -- Instalación de dispositivos de renovación para tanque de inodoros con mecanismos doble descarga y grifos de llenado, mecanismos o kits de rearme de cisternas (con contrapesos de rearme automático), con ahorros del más del 60% de agua. -- En los sistemas con pulsador interrumpible, o con tirador además de las acciones anteriores, al ser unos sistemas difíciles de identificar por los usuarios, se recomienda la utilización de pegatinas que expliquen el correcto funcionamiento del sanitario. -- Eco-wc bajo consumo de agua de 2,3 litros por descarga ahorrando un 62 % menos que ningún otro equipo. Un punto importante a tener en cuenta para los inodoros de 6 litros ,será comprobar si las tuberías de evacuación disponen de una pendiente mínima de un 2%. -- Fluxores para inodoros y vertederos. En edificios de uso público se podrán instalar inodoros con sistemas de descarga presurizada si la instalación lo permite, viendo la viabilidad a través de un estudio de presión de red. Debido al elevado caudal de salida (hasta 90 l/min)se debe de ajustar el tiempo de apertura de descarga y realizar un control exhaustivo de fugas así como colocar llaves de corte individualizada. 128

Los fluxores pueden presentar problemas de: -- Perdida de carga de líneas por ampliaciones o variaciones de esta, con consumos inestables -- Presión de suministro más alta, tiempos de actuación y caudales suministrados excesivos mayores a 12-14 litros. -- Ausencia de mantenimiento de piezas de accionamiento (engrasar con glicerinas,) permitiendo ahorros de más del 20% -- Como solución y alternativa se puede plantear, las siguientes acciones: Sustituir mecanismos de los equipos por eco pistones, adecuando la carga de descarga, siendo más intensa pero en menos tiempo, con ahorros hasta un 35% del consumo de agua habitual. Cambio de fluxores por dobles pulsadores, para descarga parcial o completa. Urinarios Los urinarios, son los equipos sanitarios más utilizados por los hombres, utilizándose principalmente grifería de equipos de fluxores o electrónicos en los masculinos, con sistema de descarga individual para cada urinario. (No precisan una presión elevada). En las instalaciones antiguas, donde una cisterna automática cada cierto tiempo (10 a 20 minutos) suministra su contenido para varios urinarios a la vez (consumo anual de 250m3) por lo que su sustitución permitirá reducir más del 85 % sus consumos. Otros sistemas existentes en la actualidad en el ahorro de agua y energía asociada: -- Sistemas mixtos lavabo- inodoro, (sistema w+w de roca) permite reutilizar el agua del lavamanos enviándola a la cisterna, previo proceso de filtraje para ser utilizada en la descarga del inodoro -- Urinarios sin agua, (basados en tecnologías en las trampas de olores) que no requieren ni descarga de agua ni energía eléctrica para su uso continuado. Utiliza un cartucho (6000 ciclos) que evita los malos olores mediante la emisión de aire con esencia de limón y evita el consumo de agua y energía. -- Sistemas mixtos que realizan la separación de la orina del agua y los desechos sólidos en la propia taza que permiten una separación y diferenciación de los desechos generados por efecto del momento, la fuerza centrífuga y la gravedad.

En el cuadro siguiente, a modo de resumen, están contemplados los requisitos para que los elementos de fontanería puedan ser considerados como eficientes en el consumo de agua.

GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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Tipo de instalación

Mínimo exigido

Grifos

Caudal entre 6 y 8 l/min Sistema de apertura en frío

Mejor tecnología disponible Apertura escalonada

Grifos públicos

Temporizador con cau- Grifo electrónico con caudal redal inferior a 8 l/min. gulado a 6 l/min

Duchas

Temporizador y ro- Temporizador con posibilidad de ciador economizador. paro voluntario y rociador economiCaudal máximo 10 l/ zador. Caudal máximo 10 l/min min

Inodoros

Cisterna simple con in- Cisterna con doble tecla de descarterruptor de descarga. ga. Volumen máximo de descarga 3 ó6l

Urinarios

Temporizador con des- Célula óptico-electrónica individual carga máxima de 1 l. para cada urinario (descarga máxima con prelavado 1l.)*

9. REUTILIZACION DE AGUAS GRISES Y APROVECHAMIENTO DE LLUVIA EN EDIFICIOS

9.1

REUTILIZACION DE AGUAS GRISES. DIMENSIONADO Y DISEÑO

El agua residual es aquella que ya ha sido utilizada en el edificio, sea cual sea su procedencia. Para ciertos usos, en los que no se requiere una calidad de agua potable, es posible volver a usar el agua ya utilizada y convenientemente tratada. Esto es lo que se considera, en general, un sistema de reutilización de aguas residuales. Según su grado de contaminación pueden ser aguas negras y aguas grises, siendo objeto de valoración esta última ya que las primeras requieren un tratamiento de depuración mayor y su reutilización es más complicada. En el edificio, y en un sentido amplio, las aguas grises, son las procedentes de desagües de bañeras, duchas, lavabos, debiendo de excluir las agua procedente de cocinas, bidets, inodoros lavadora, lavavajillas procesos industriales o productos químicos. Representan entre el 50% y 80 % de las aguas residuales residenciales y pueden ser aprovechadas para evacuar inodoros, regar jardines o realizar la limpieza de ciertas tareas que no necesitan agua de calidad potable (lavadoras adaptadas con agua gris reciclada, baldeo para limpieza de superficies). A nivel normativo no existe normativa en la UE sobre aprovechamiento de aguas pluviales, ni a nivel estatal, autonómica o local y tampoco sobre los criterios de calidad sanitaria para la reutilización de aguas grises en edificios. Algunos municipios lo han tratado de regular mediante ordenanzas municipales. Las residuales en la edificación se encuentran en el CTE DB HS 5 de evacuación de agua 130

, no contempla la reutilización de aguas grises ni pluviales. Siendo la única referencia guía RD 1620/2007 para EDAR.no obstante existen documentos de referencia y consulta como son la Guía Técnica de Aprovechamiento de Aguas Pluviales en Edifcios-2011, y Guía Técnica de Aprovechamiento de Aguas Grises en edifciios-2011, presentadas ambas por AquaEspaña. La ventaja de utilización de aguas grises podemos destacar las siguientes: ------

Menos consumo de agua potable Menor estrés sobre fuentes naturales de agua Menor cantidad de aguas residuales que necesitan ser tratadas en los municipios. Ahorro de energía en químicos en el tratamiento Aprovechamiento en el jardín y áreas verdes

Además se deben de considerar una serie de precauciones sobre la salud, en el contacto, almacenamiento, contaminación química, microorganismos en el aire,etc… Las instalaciones pueden ser según el tipo de instalación: -- Centralizadas (Equipos y sistemas con o sin tratamiento) -- Descentralizadas o individuales

9.1.1 EQUIPOS CENTRALIZADOS Los centralizados pueden ser con tratamientos químicos, físico-quimicos o biológicos. Por sus garantías higiénicas sanitarias y a eficacia del propio tratamiento, la tendencia actual es utilizar tratamientos de tipo biológico complementados con tratamientos físicos químicos. Los colectores de aguas grises se deben de identificar con anillas de colores en los colectores de las propias tuberías. Además se debe de identificar con carteles identificativos los puntos de agua alimentados con aguas grises tratadas. Para poder establecer equipos centralizados tipos de equipos se requiere un espacio físico en la edificación en función de las necesidades.Los equipos centralizados, normalmente se dispondrán de los siguientes partes que forman: -- Entrada alternativa de agua de red. Entrada automática de agua de red para garantizar la demanda del agua sujetas a certificación DIN, En 1717.El dimensionado dependerá del consumo de agua de proceso. -- Panel de control: observa y regula todas las secuencias de operaciones e informa sobre todos los errores -- Filtro de gruesos espacial para aguas grises. Equipado con una unidad de lavado para evitar problemas de funcionamiento. -- Depósito de acumulación de aguas de proceso. El agua de proceso depurada filtrada se almacena y queda disponible para los consumidores: es posible conectar con el depósito bombas de trasvase externas sumergidas. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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-- Depósito de aguas grises de origen. Recoge las aguas residuales de los baños duchas y lavamanos para su posterior tratamiento biomecánico. -- Platos difusores de aire. Garantizan un defecto permanente de auto limpieza del filtro de membrana y un suministro de oxígeno suficiente para la degradación biológica del agua gris. -- Módulo de membranas de ultrafiltración, representan una barrera física que bloquea de forma continua todos los gérmenes y materias suspendidas. Los sistemas centralizados incluirán los elementos de medición necesarios para poder evaluar la cantidad de agua aprovechada. Normalmente los sistemas utilizados son las tecnologías de membranas (MBR) basadas en la utilización de membranas de ultrafiltración encapsuladas en un módulo o carcasa con sus correspondientes canales de entrada y salida. Estas tecnologías no precias de aportación de producto químico, y permite cumplir con el RD 1620/2007 reteniendo microorganismos diversas bacterias y virus. Además se puede combinar con otros tratamientos complementarios (radiación UV, dosificación de cloro, ozono, etc…siendo uno de los tratamientos más fiables y prescritos por una futura reglamentación (Nacional, Europea)

9.1.2 EQUIPOS DESCENTRALIZADOS E INDIVIDUALES. Los equipos descentralizados permiten una mayor versatilidad en el campo de la rehabilitación, por su versatilidad y adaptación a cada situación. Los sistemas a poder instalar son los siguientes: -- Equipos sanitarios integrados. Estos equipos sanitarios integran el desagüe de lavabo con la cisterna del inodoro (Modelo w+w de Roca).El agua del desagüe del lavabo sigue un sistema de filtraje en el que los residuos de mayor tamaño se separan del agua. El líquido pasa luego a un depósito de tratamiento de agua para ser sometido a un proceso de purificación y luego al tanque que hace de cisterna del wc. Así el agua de cada descarga del inodoro procede directamente del tanque y sale limpia. -- Equipos depuración autónomos. Estos sistemas se pueden instalar en cualquier tipo de lavabo, con unas pequeñas operaciones de ajuste y colocación, formando un sistema universal. Constan de un kit para su utilización sobre la cisterna de 1 inodoro, formado por un depósito que permite recuperar el agua del lavabo o lavamanos, con un depósito para una capacidad de 20l. (modelo ecoh20 de Ecohoe solutions) Estos sistemas disponen de un filtro de gruesos, depósitos con pastillas desinfectantes, con un depósito de almacenamiento de agua desinfectada de 20 litros, con un módulo electrónico con una bomba de recirculación hacia el depósito del inodoro.

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-- Equipos depuración empotados Permiten reutilizar el agua de ducha y o bañera para posterior descarga sobre la cisterna empotrada con pulsador de doble descarga 6-9 litros ,valido para reutilizar el agua gris mediante el filtrado del agua procedente de ducha o baño y los objetos solidos que arrastra se separan mediante procesos de sedimentación y flotación. La que resta es tratada y se almacena en un depósito. , Disponen de una capacidad máxima de almacenaje del depósito para 20 descargas del W.C. alimentando a 1 o 2 cisternas de inodoro. (ej.modelo Ecoplay de Ecohoe solutions) Sea cual sea el proceso elegido será de máxima conveniencia la instalación de un dispositivo de desengrase previo a la conexión del equipo de reutilización. Habitualmente para su uso se emplean separadores de grasas y aceites en función del volumen de aguas de aportación al equipo de tratamiento.

9.2. APROVECHAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA (SAP). DIMENSIONADO Y DISEÑO. El sistema de captación de agua de lluvia (SAP) tiene que constar de un conjunto de canalizaciones exteriores (canales) de conducción, un sistema de decantación o filtrado de impurezas y un aljibe o depósito de almacenaje. Se tendrán en cuenta las siguientes consideraciones: -- Debe garantizar que no sea confundida con la del agua potable y la imposibilidad de contaminar su suministro. Por ello, son necesarios sistemas de doble seguridad para no mezclar este agua con la potable o bien la instalación de un sistema de interrupción del flujo. -- Todas las bajantes se reunirán en un punto desde donde se conducirán al depósito de almacenamiento. Para garantizar la calidad del agua almacenada se deberá disponer de un sistema de decantación y filtración. El tamaño de la malla del filtro será como máximo de 150 micras. -- El depósito tendrá una alimentación independiente desde la red municipal sin que en ningún momento puedan juntarse las aguas de ambos orígenes. Tal alimentación no podrá entrar en contacto con el nivel máximo del depósito, deberán cuidarse las condiciones sanitarias del agua almacenada y el rebosadero conducirá al sistema de evacuación de aguas pluviales. Según la tipología edificatoria, se establecen unos criterios de diseño que a continuación se indican: Viviendas unifamiliares: la capacidad se establece en 1m3 por cada 17 m2 de cubierta, con un mínimo de 20 m3.En el caso de que el tamaño del solar supere el de las cubiertas en más del 10%, deberá aumentarse la capacidad en: -- 4 m3 por cada 100 m2 de solar, en zonas con precipitaciones anuales medias inferiores a 600 mm/año -- 2 m3 por cada 100 m2 para zonas con precipitaciones entre 600 y 900 mm/año -- 1 m3 en las zonas con precipitaciones superiores a 900 mm/año. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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Se establece un máximo de 60 m3 para las zonas con precipitaciones medias superiores a 600 mm/año y de 90 m3 para zonas con precipitaciones inferiores a dicho valor. Viviendas plurifamiliares: el cálculo se establece como el resultado de un polinomio que integra la precipitación, la superficie de captación, el número de usuarios, y en su caso, la extensión de jardín con un mínimo de veinticinco metros cúbicos (25 m3). Guía para el desarrollo de normativa local en la lucha contra el cambio climático 21 Si consideramos: P = factor de precipitación (1 para precipitaciones anuales medias menores de 600 mm, 0,5 para precipitaciones ente 600 y 900 mm, 0,25 para precipitaciones superiores a 900 mm), C = m2 de cubiertas susceptibles de recogida de agua de lluvia, J = m2 de jardines o zonas verdes, V = volumen del depósito de agua pluvial, El volumen final resulta igual a: V = C/17 + J*P/25 En el caso de uso para riego, el cálculo se realizará teniendo en cuenta, una capacidad de tres litros (3 l) por cada m2 de zona verde. Otros edificios: Para los hoteles el volumen del depósito de almacenamiento se calculará con la misma fórmula que en el apartado 2 para viviendas plurifamiliares, con un mínimo de treinta metros cúbicos (30 m3). El rebosadero estará conectado a la red o sistema de evacuación de pluviales y dispondrá de alimentación desde la red municipal de abastecimiento para el caso en que el régimen pluviométrico no garantice el riego durante el año. La conexión desde la red municipal no podrá entrar en ningún caso estar en contacto con el nivel máximo del depósito. Se deberán cuidar las condiciones sanitarias de dicho depósito. Los depósitos de almacenamiento estarán enterrados como mínimo a unos 50 cm del nivel del terreno o en zonas bajo rasante y estarán construidos de material no poroso, que garantice una buena calidad del agua y que facilite su limpieza periódica. Se considera un material adecuado el Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio (PRFV). Podrán utilizarse cualesquiera otros materiales que garanticen las condiciones de calidad y seguridad. Los depósitos se dispondrán en el número necesario, pero se recomienda que su capacidad individual no sea superior a 15- 20 m3. Los depósitos se dispondrán en el número necesario, pero se recomienda que su capacidad individual no sea superior a 15- 20 m3. En los edificios destinados a usos diversos (oficinas, naves destinadas a uso industrial o almacenes, etc.) deberán recogerse las aguas de cubiertas y se contará con un depósito con una capacidad de almacenamiento mínima de diez metros cúbicos (10 m3). Como en los casos anteriores, existirá la alternativa de conexión a la red municipal de abastecimiento y se impedirá el contacto del agua de ambos orígenes. 134

Igualmente se cuidarán las condiciones sanitarias de dicha agua almacenada y el rebosadero conducirá al sistema de evacuación de aguas pluviales. Para la prevención y el control de la legionelosis todos los elementos de la instalación deben cumplir con la legislación vigente en la materia, en concreto, el Real Decreto 865/2003, de 4 de julio, por el que se establecen los criterios higiénico-sanitarios para la prevención y el control de la legionelosis. 10. RECUPERACION DE ENERGETICA TERMICA EN REDES HIDRICAS. El agua y la energía están íntimamente relacionadas por las condiciones de movimiento y la capacidad de transferencia y de acumulación de energía que el agua experimenta en el contacto El agua usada se ha considerado tradicionalmente un residuo y también ha tenido la misma consideración la energía asociada que contiene, perdiéndose enormes cantidades de recursos energéticos de aprovechamiento directo en nuestro entorno más cercano día a día. Actualmente se recupera y trata el agua usada en sistemas centralizados para reincorporar al ciclo general del agua, reduciendo bastante el impacto ambiental que provoca el vertido directo del agua usada a los sistemas naturales. Los sistemas de recuperación y tratamiento del agua son realmente efectivos si se actúa entorno al punto de consumo, porque se trata de recursos energéticos muy importantes a temperatura moderada. Los últimos datos recogidos por el INAE, hablan de que el consumo medio de agua es de 154 litros día y persona y 144 litros en la comunidad de Madrid , descargando diariamente miles de millones de litros nuestros hogares y comercio e industria , y unas cantidades ingentes de Kwh/año de energía térmica desperdiciada pudiendo transformarse en un recurso energético básico. Los sistemas de recuperaron y tratamiento de aguas grises combinados con la recuperación de calor supone una utilización ecológica y económicamente sostenible de los recursos hídricos, también reduce la cantidad de energía necesaria para calentar el agua y esto a su vez implica reducciones en las emisiones de gases contaminantes. El ahorro conseguido en estas instalaciones oscila entre un 20% y un 50% de la energía empleada en el calentamiento del agua.

10.1. EXTRACION DE ENERGIA DE SANEAMIENTO Y AGUAS RESIDUALES En los últimos años, la conciencia energética en la sociedad ha aumentado de forma considerable, y en el sector de la construcción y las instalaciones térmicas se están haciendo esfuerzos considerables e importantes para reducir la demanda energética de los edificios mejorando la eficiencia de las instalaciones y el tratamiento de las envolventes. A pesar de todo esto, un camino poco desarrollado es el potencial calor recuperable de las aguas grises vertidas a la canalización. Estas aguas procedentes GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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de duchas, lavabos, piscinas, lavanderías, laboratorios o procesos industriales. No se suele dedicar importancia al potencial de este residuo, y en una visión integral de la eficiencia energética en la edificación es importante el prestar atención a un ámbito en el que se consumen un porcentaje tan importante de los recursos energéticos, ya que la recuperación de estas aguas grises para producir calor, reduce considerablemente la factura energética. Los usos de agua caliente en los edificios en sus diversas funciones, permiten que el agua después de ser usada en duchas, lavabos, fregaderos, lavavajillas, y lavadoras de ropa sigua estando significativamente caliente y por tanto aún posea energía. En condiciones normales esta energía y el agua se desperdician por el desagüe como indicábamos anteriormente. La recuperación del calor residual de las aguas grises de las viviendas está basado en el consumo de una fuente de energía renovable (según directiva 2009/28/CE del Parlamento europeo y del consejo la energía hidrotérmica está considerada de procedencia renovable) pudiéndose convertirse en una alternativa a los sistemas de energía solar térmica de acuerdo al CTE (DB-HE en su sección HE-4 punto 2 donde se establece el requisito de una contribución solar mínima en la producción del ACS ) y RITE 2007 (comentarios al RITE 2007 IDEA ) Para poder capturar ese calor y ponerlo en uso requiere un recuperador o intercambiador de calor que capture el calor de las aguas residuales y aplicar este calor para dar apoyo a la cobertura de otra demanda de agua caliente que pueda necesitar de un uso posterior. De estos sistemas podemos destacar los siguientes: -- Los sistemas de intercambio laminar por gravedad son sistemas de piezas robustas, sin piezas móviles y que su diseño son ideales para la simultaneidad en la producción de aguas residuales calientes y la necesidad de aguas calientes o tibias (por ejemplo duchas ,lavabos fregaderos) llegando a rendimientos de 50% si son flujos equilibrados o entre el 25% 40% si son flujos desequilibrados con un plazo de amortización de 2 a 5 años (ahorro de energía de 800kwh/año). -- Los sistemas de gestión energética en el mercado que recoge el agua del ACS usada para filtrarla ,desinfectarla y después extraer y almacenar el excedente de energía para aprovecharlo en calentar ACS de nuevo cerrando asi el ciclo energético y la reducción de emisiones de CO2 producidas por los sistemas tradicionales de generación de energía. El agua reutilizada, previa cloración y filtrado ,se dirige a la cisterna, optimizando el consumo de agua gracias al reciclaje y a la reutilización de las aguas grises en las cisternas de los inodoros en las mismas viviendas o zonas húmedas de los edificios. -- Estos sistemas pueden suponer un ahorro de hasta un 85 % en el calentamiento del agua para ACS, un 30% de ahorro en la reutilización de aguas grises y con un periodo de retorno entre 2 y 5 años dependiendo de la dimensión de la instalación. Si todos estos sistemas interaccionan con electrodomésticos, se disminuye el consumo energético. 136

-- Otros sistemas plantean la recuperación de la energía calor del agua residual, en el intercambio de calor en los depósitos de colectores de los sistemas de recuperación y tratamiento para la reutilización de aguas grises. Estos sistemas plantean un módulo de intercambiador de calor acoplable a las unidades de tratamiento y reciclaje de aguas grises recuperando aproximadamente 10 14 kwh por cada 1 m3 de agua gris, y esta energía obtenida puede alimentar el acumulador de calor del sistema de agua caliente o la caldera de calefacción. Los intercambiadores de agua/agua, se les puede considerar recuperadores de calor pasivos, ya que no consumen energía por sí mismos, para la recuperación pasiva de la energía contenida en las aguas grises, transmitida al flujo de agua entrante de reposición desde la red. El caudal de agua gris deberá ser previamente almacenado filtrado y probablemente impulsado por una bomba hidráulica. Pueden utilizar intercambiadores de placas, o intercambiadores tubulares coaxiales con flujos contracorriente, realizado con materiales con buen comportamiento anticorrosivo resistente. Los circuitos hidráulicos deben estar correctamente aislados mediante coquilla elastomérica o similar para evitar pérdidas al igual que el intercambiador.es necesario un dispositivo de limpieza automática para evitar depósitos en el momento de su enfriamiento. En edificios con mucho consumo constante y grandes cantidades de agua (hospitales, hoteles, piscinas cubiertas, residencias) las aguas residuales antes de ser evacuadas se pueden guardar en depósitos grandes aislados de retención donde su calor se recupera, lo que permite disfrutar de temperaturas bastantes altas de agua pero por el contrario necesitan una limpieza frecuente del intercambiador de calor para uso tanto de calefacción como refrigeración. Bomba de calor como sistema activo de intercambio. El equipo que permite un buen aprovechamiento de estos sistemas es la bomba de calor, para la producción de calor, sola (monovalentes), con calderas (bivalentes) o en combinación con otros sistemas mixtos para combinar rendimientos y conseguir temperaturas más altas. En la refrigeración con aguas residuales se utiliza para la producción de frio, combinada de frio y calor y free cooling. Las bombas de calor se les pueden considerar recuperadores de calor activos, ya que disponen de un compresor que consume energía eléctrica, que dependerá del rendimiento, COP del equipo. Normalmente disponen de rendimientos muy elevados, ya que si se almacena previamente en un depósito previo, la temperatura del agua se mantiene más o menos constante. Con este sistema de intercambio, el calor contenido en un flujo de aguas grises es transferido al flujo de agua sanitaria. De esta manera, se consigue un atempera miento del agua de red a cambio de un agua de desecho mucha más fría. Este agua se puede reutilizar para otros usos. La temperatura alcanzada por el ACS será en función de la potencia térmica de la bomba de calor y de su COP. Ambos sistemas de recuperación, pasivo y activo, se pueden combinar, obteniendo rendimientos muchos más elevados, basado en intercambiador más bomba de GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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calor. Este sistema el caudal del agua de red a la salida del intercambiador pasivo pasa por otro intercambiador agua/refrigerante disipando la energía térmica de la batería condensadora de la bomba de calor. Así el agua de red alcanza una temperatura próxima a la de servicio (35ºC) que puede ser incluso inyectada directamente en los citados depósitos de ACS. El agua gris pre enfriada en el intercambiador pasivo pasa por la batería correspondiente al evaporador de la bomba de calor, cediendo su energía al sistema para finalmente conducirse a la red de drenaje del edificio o para ser recuperada para otros usos hídricos no necesariamente sanitarios. A causa del efecto combinado entre recuperador y bomba de calor solo se precisa, aproximadamente un 10% de la cantidad de energía que fuese necesaria para un calentamiento por sistemas convencionales del mismo volumen de agua evacuado. Si las aguas residuales están contaminadas se recomienda la utilización de un sistema de limpieza automática del intercambiador de calor, mediante sistemas de inversión de dirección de flujo. Estos sistemas consiguen: -- Una alta eficiencia energética de recuperación (COP 10) -- Plazo de retorno de la inversión entre 2 y 4 años

Debido al desfase entre producción de agua residual respecto al consumo de ACS, así como distintos caudales, es importante disponer de un sistema de acumulación consistente en un depósito de agua sucia o gris. De esta manera el agua será extraída del depósito mediante una bomba, cediendo su calor al equipo de recuperación combinada, y enviando a la red de desagüe o a los depósitos de recuperación de agua gris. Simultáneamente se calienta el mismo caudal de ACS enviándose mediante otra bomba a su correspondiente depósito.

11. TECNICAS DE DIAGNOSTICO.SISTEMAS DE INSPECCION DE REDES. En las redes de saneamiento interiores para conocer su estado y detectar posibles fallos (juntas, filtraciones .obstáculos, depósitos,…) y conocer diferentes parámetros de la red (inclinación diámetro de tubería, tamaño , posición, separación de juntas,..) es necesario disponer de unos equipos de medida según las necesidades de inspección. Existe una gama amplia de equipos portátiles entre los que podemos destacar: -- Sistema modular. Arquitectura escalable con diversos modelos de cámaras, tractores tambores de cable y unidades de control y software. -- Escáner digital 3d con cámaras (una frontal y otra trasera), que permite inspeccionar la tubería tanto hacia adelante como hacia atrás con imagen real. Adecuado para tuberías horizontales y pozos. 138

-- Calibrado laser para la digitalización del perfil completo de la tubería, obteniendo datos relativos a las evaluaciones y mediciones de ovalidad, capacidad, corrosión y otras condiciones dimensionales. -- Pértigas con zoom. Equipo para previsión de tuberías desde los pozos de registro, con zoom e iluminación. -- Empuje manual. Para acometidas y tuberías de pequeño diámetro, trazados con curvas y codos. -- Caudalímetros. Para la medición de caudales de fluidos, de tipo mecánico, eléctrico, electrónico o los que trabajan mediante ultrasonidos. Otro sistema interesante es la termografía infrarroja. Este sistema hacer visible la huella energética del agua y comprobar si es energéticamente aceptable o no el proceso. En esta técnica lo que permite medir temperaturas a distancia sin contacto físico captando la radiación infrarroja del espectro electromagnético, con lo que lleva unas ventajas importantes sobre otros equipos de medida, lo que nos permitirá conocer: -------

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Medida en tiempo real. No es un técnica invasiva, se mide sin contacto directo y a distancia. Mide la temperatura en más de un punto de la misma imagen. Aporta otros tipos de información, estado y posibles anomalías. A través de las imágenes podemos detectar fugas no aparentes a simple vista, perdidas de aislamiento de conductos o tuberías de distribución. Ver la calidad de una instalación electromecánica. ver problemas sobrecalentamiento (contactos electromagnéticos sobrecalentados) o desequilibrio de equipos( desequilibrios en los ejes, desgaste de rodamientos, falta de bobinados), como en bombas circuladoras. Búsqueda de fugas de agua en red de distribución del agua (en roscas o en elementos de unión de tuberías, llaves, etc...) Niveles de agua en tanques y depósitos Búsqueda de fugas y fallos en el aislamiento de la instalación. Búsqueda de sedimentos en la red de distribución que impiden la circulación de agua. Sedimentos que no terminen de ser arrastrados dentro de la red. Búsqueda de sedimentos en la red de aguas fecales y fugas.

El agua gracias a sus propiedades (organolépticas, de polaridad, tensión superficial, capilaridad, unión presión disolvente universal, miscibilidad, conductividad, calor específico y densidad) es un elemento fácil de identificar, ya que nos permitirán tener en cuenta la inspección con el líquido elemento, además alguna de estas propiedades dejan unas huellas térmica muy característica sobre los paramentos. Además se puede utilizar para detectar la presencia de agua en zonas no visibles a simple vista. En suelos radiantes precisión de un punto de fuga, grado de estanqueidad de cerramientos en piscinas climatizadas, sistemas de district heating, líquidos refrigerantes, etc….

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12. ZONAS VERDES Y RIEGO. Para las zonas verdes y mantenimiento de las mismas es recomendable rediseñar las zonas verdes, utilizando especies vegetales autóctonas o alóctonas adaptadas al entorno y a las condiciones ambientales de la zona en una superficie mínima de un 80% de la zona total vegetal. Otro objetivo es reducir las superficies de pradera, priorizando con soluciones con plantas tapizantes en su lugar así como especies de bajos requerimientos hídricos y adaptados a la zona. Una buena estrategia es agrupar las plantas según consumos hídricos concentrando el riego donde sea necesario, de tal manera que las dosis de riego referidas a su superficie total sea inferior a 1,8 l/m2 diaria o 2500m3/ha anual.

El sistema de riego en función de las necesidades de agua de la zona a regar, para conseguir un uso de lo más racional del agua, basándose en la forma del terreno, las capacidades hídricas del suelo y el tipo de planta que tenemos en las zonas verdes. Sustitución de los sistemas de riego por sistemas de riego automatizados (o informatizados) que permitan reducir los costes de explotación y mantenimiento, y el consumo de agua con el consiguiente ahorro energético y respeto por el medio ambiente. Sistemas que fomenten el ahorro y la eficiencia en el uso del agua: -- Programadores y sensores de lluvia o humedad -- Aspersores de corto alcance en las zonas de pradera -- Riego por goteo en zonas arbustivas y en arboles (si se utiliza aguas grises recicladas o aprovechamiento de pluviales este el sistema indicado).

El tipo de agua más adecuado para realizar el mantenimiento de las zonas verdes es la procedente de aguas de lluvia almacenada en el subsuelo y en aljibes lluvia, aunque puede utilizarse sistemas de agua reciclada o agua residual tratada. que permiten reducir el consumo de agua potable considerablemente.

13. MEDICIONES DE CONSUMOS Y DETECCIÓN. La medición del Agua resulta de la necesidad de brindar mayor control sobre el uso y distribución en una red de suministro de agua, obteniendo datos sobre el consumo de cada uno de los puntos de agua suministrados y asi poder contabilizar de mejor manera el uso de los mismos. Esto permite detectar posibles pérdidas de agua por problemas en las redes debido a fugas, (10 gotas de agua por minuto suponen 2000 litros de agua al año) y poder establecer estrategias y modificación en los hábitos del uso del Agua. 140

La medición se realiza a través de medidores de agua , contadores, que pueden ser de varios tipos: -- Chorro Único. Son contadores de esfera seca con acoplamiento magnético. El valor de sensibilidad varía en función del RATIO (R). a mayor valor de R. mayor sensibilidad. -- Chorro múltiple. Son contadores de esfera seca o húmeda sin acoplamiento magnético para agua fría (hasta 30º limite de 50º) y de agua caliente (hasta 90º) para cubrir una amplia gama de caudales tanto en tubería horizontal, descendente como ascendente. -- Volumétricos. Contadores de pistón rotativo para la medición del volumen tanto en esfera seca como esfera protegida para cubrir la medición de sistemas de volumen constante. -- Macro medidores: son contadores de tipo Woltman para elevados volúmenes constantes de caudal (15m3/h).

La lectura a distancia, es cada vez más frecuente mediante sistemas de M-BUS, impulsos o módulos de lectura vía radio, por lo que es interesante que estos sistemas vengan equipados con sistemas de telelectura para su integración en sistema de control del edificio. Una vez identificado el punto donde se quiere realizar el control de medida .la adaptación de estos sistemas de medición es fácil y solamente requiere de una manipulación sencilla de la tubería o de las válvulas de salida ,( existen para conexión en tuberías, válvulas empotradas y montaje posterior para grifos) con los juegos de piezas de conexión necesarias (racores, roscas, juntas tóricas,…). Los contadores de agua se suelen instalar en la acometida del edificio. Los subdivisionarios para medir la su distribución por apartamentos de consumo de agua en bloques con varias unidades independientes o cualquier otro punto según el estudio de planificación de medición. (zonas verdes, torres de refrigeración, cocinas de bares, restaurantes, comedores, vestuarios,..) Otro dispositivo efectivo a instalar son los detectores de inundación, colocados en cada zona húmeda de los locales, con electroválvula de agua que permitan el cierre del suministro en caso de detectar una fuga.

14. ELECTRODOMÉSTICOS HIDROEFICIENTES. Los electrodomésticos están sujetos al sistema de etiquetado energético que los clasifica de más a menos eficientes, según se marquen con las letras: A, B, C, D, E, F, G, siendo la A++ la mejor y la G la peor. Por tanto los aparatos con etiquetado energético de clase A++, A+ y A son los más adecuados. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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Más eficiente Un electrodoméstico de clase A consume entre el 55 y el 42 % del consumo de uno de tipo medio, uno de clase A+ consume entre el 42 y el 30% del consumo de uno de tipo medio y uno de clase A++ consume menos del 30% del consumo de uno de tipo medio.

Menos eficiente Nótese que existe un código de colores en el etiquetado que hace referencia a las clases de eficiencia energética, puede consultar la base de datos del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la energía del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio: http:// www.idae.es/ProductosEficientes/ Los electrodomésticos más eficientes son: -- Frigoríficos con etiquetado energético de clase A+ y A++. -- Lavadoras con etiquetado energético de clase A y etiqueta clase A de lavado. -- Lavavajillas con etiquetado A y si es posible los lavavajillas bitérmicos (con dos tomas de agua independientes de manera que el agua caliente lo toma del circuito de agua caliente sanitaria).

15. GESTION DEL AGUA.PLANES DE GESTION. El Consejo de Europa adoptó en octubre de 1967 la CARTA EUROPEA DEL AGUA, solemnemente proclamada en Estrasburgo el 6 de mayo de 1968, donde recoge a modo de declaración de principios una serie de sugerencias para una correcta gestión del agua. Esta carta que todavía está en vigor y que se fundamenta en 12 artículos, tiene total actualidad y representa los principios fundamentales de este elemento indispensable para la vida. 1. No hay vida sin agua. Es un tesoro para toda la humanidad. 2. Los recursos de agua no son inagotables. Es necesario conservarlos, controlarlos y, siempre que sea posible, incrementarlos. 3. Contaminar el agua es dañar al hombre y a otras criaturas que dependen del agua. 4. La calidad del agua debe ser mantenida en unos niveles suficientes, según los correspondientes usos. 5. Cuando el agua residual es devuelta al cauce, lo debe ser de tal forma que no impida usos posteriores. 6. El mantenimiento de una adecuada cubierta vegetal es imperativo para la conservación de los recursos del agua. 7. Los recursos del agua deben ser inventariados. 142

8. La economía de los recursos del agua debe ser planificada por autoridades competentes. 9. La conservación del agua debe ser potenciada mediante la investigación científica intensiva, entrenamiento de especialistas y con servicios de información públicos adecuados. 10. El agua es una herencia común, valor tal que debe ser reconocido por todos. Cada cual tiene el deber de utilizar el agua tanto cuidadosa como económicamente. 11. La administración de los recursos de agua debe estar fundamentada en las cuencas naturales más que en estructuras políticas. 12. El agua no conoce fronteras; como fuente común requiere la cooperación internacional.

El instrumento para conseguir una gestión eficiente de los recursos hídricos son los planes de Gestión Sostenible del Agua. La decisión de realizar un plan de o objetivos, teniendo como fundamentales las siguientes: -- Disminuir el agua requerida en los distintos procesos optimizando la utilización de la misma. -- Reducción los consumos de energías derivadas de su utilización (energía para calentar agua, disminuir fuentes de energía fósil. -- Cumplir legislación medioambiental -- Mejor de la imagen pública del centro posicionando en el mercado y distintivo como signo de calidad y responsabilidad. -- Reducción de costes, permitiendo aprovechar de los recursos económicos en otras áreas necesitadas. -- Promover el ahorro y la eficiencia en el consumo del agua con la implantación de las mejoras tecnológicas disponibles. -- Fomentar la concienciación y sensibilización de usuarios sobre el uso racional del agua. -- Aumento del control sobre el riego de las zonas verdes.

Para poder conseguir todos estos objetivos, se debe de realizar un Plan de Gestión, con una serie de puntos mínimos a desarrollar que se muestran a continuación a título de ejemplo. Plan de gestión de agua. DESCRIPCION GENERAL DEL ESTABLECIMIENTO ------

Antecedentes y datos del edificio Distribución de la demanda por usos Estudio de dotaciones por unidad de consumo y día Compromiso de la dirección Acometidas y redes de distribución Uso sanitario Piscinas

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-- Baldeo -- Instalaciones contra incendios -- Otros consumos de agua

RECUPERACION DE PLUVIALES VERTIDOS DESCRIPCION DE LA ORGANIZACIÓN Estructura, responsabilidades y organigrama.

PLANIFICACION Puntos de control de la demanda Red de saneamiento Programación

IMPLANTACION Y FUNCIONAMIENTO Estructura y responsabilidades ------

Formación, sensibilización y compromiso profesional en el uso responsable del agua Comunicación Gestión del proceso y evaluación de proveedores Control operacional y plan de emergencia Control de la documentación

COMPROBACION Y ACCION CORRECTIVA Control, gestión y seguimiento de los recursos y vertidos No conformidades y acciones correctivas y preventivas Registros auditorias y revisiones

CRONOGRAMA DE ACTUACIONES Y CUADRO DE INVERSIONES ANEXOS PLANOS CERTIFICADOS

16. MARCO LEGISLATIVO SOBRE EL AGUA. La política europea relativa al agua tiene el objetivo principal de lograr un uso sostenible de este recurso, no obstante las políticas puestas en marcha incorporan las variables de cambio climático en las políticas de gestión del agua. La mayoría de las autonomías regulan la materia del agua de forma genérica, prestando atención la explotación de los aprovechamientos hidráulicos, canales y regadíos de interés para cada Comunidad aunque algunas se han dado perspectivas desde el punto de vista del ahorro y la eficiencia en el uso de este recurso. En la competencia municipal relativo a la gestión del agua, de acuerdo a la Ley 7/1985, Reguladora de

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las Bases del Régimen Local, esta se limita a la prestación de los servicios de abastecimiento de agua y tratamiento de las aguas residuales. En lo relativo a la rehabilitación, el nuevo marco legislativo tiene en cuenta la importancia del agua, estableciendo de políticas de subvención para contribuir a un uso racional del agua (Real Decreto 233/2013 Artículo 20.2. Artículo 26.1 apartado b.1 y b.3.) .En la Ley 8/2013 indica las políticas destinadas a contribuir a un uso racional del agua ( Articulo3 apartado k.) así como el uso de espacios libres o de dominio público o usos de superficies comunes de uso privativo, para la realización de obras si se considera reducir en menos de un 30% el consumo de agua en el conjunto del edificio. (Articulo10.4 apartado d.) La ordenanza de gestión y uso eficiente del Agua en la ciudad de Madrid. Esta ordenanza persigue una gestión eficiente de los recursos hídricos en la ciudad. El instrumento para conseguirlo son los planes de Gestión Sostenible del Agua. Dentro de los nuevos desarrollos urbanísticos se pretende fomentar el uso de recursos hídricos alternativos y reutilizar el agua. Los proyectos de nuevos edificios con más de 5.000 m2 deben de incorporar estudios que contemplen la reutilización. Se pretende también controlar la erosión la contaminación del agua durante todos los procesos de construcción en procesos de urbanización superiores a 2500 m2 El uso de contadores de agua, instalación de fontanería y dispositivos que mejoren la eficiencia que reduzca el consumo son aspectos que regula también la ordenanza. En el municipio de Madrid, una ordenanza obliga a cualquier establecimiento industrial comercial o de servicios cuyo consumo sea igual o superior de 10.000 m3 anuales a disponer de un plan de Gestión sostenible del Agua que contenga: -------

Proyecciones de uso Identificación de áreas de reducción Reciclado Reutilización de agua Aprovechamiento de aguas pluviales Medidas de eficiencia a aplicar donde se especifican las metas de conservación y cronograma de actuaciones previsto.

Además para cualquier inmueble, cualquiera que sea su uso, será obligatorio la instalación de sistemas de fontanería economizadores de agua o de reducción de caudal en grifos, duchas y cisternas. Además en edificios de usos públicos será obligatoria la instalación de temporizadores en los grifos o bien griferías electrónicas en las que la apertura y cierre se realiza mediante sensores de presencia que permitan limitar el volumen de descarga a un litro. A continuación se facilita un listado de normativas sobre el agua según los distintos marcos de actuación. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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MARCO EUROPEO Directiva 98/83/CE del Consejo 3 Noviembre 1998 de 23 de octubre de 2000 Calidad de las Aguas destinadas a Consumo Humano. Directiva 2000/60/CE Directiva Marco del Agua, establece el concepto de planificación hidrológica. Directiva 2006/118/CE Directiva Marco de prevención y control de la contaminación de las aguas subterráneas. MARCO GOBIERNO DE ESPAÑA Código Técnico de la Edificación CTE (Rd 314/2006).Documento Básico de Salubridad (HS) DB HS 4 suministro de agua DB HS 5 evacuación de aguas FOM/1635/2013 actualización el documento Básico DB-HE Ahorro de Energía. REHABILITACIÓN Real Decreto 233/2013, de 5 de abril, por lo que se regula el Plan Estatal de fomento del alquiler de viviendas, la rehabilitación edificatoria y la regeneración y renovación urbana, 2013-2016. Ley 8/2013 de 26 de Junio de Rehabilitación, Regeneración y Renovación urbanas. AGUAS DE BAÑO Real Decreto 1341/2007, de 11 de octubre, sobre la gestión de la calidad de las aguas de baño Real Decreto 742/2013, de 27 de septiembre, por el que se establecen los criterios técnico-sanitarios de las piscinas. AGUAS DE CONSUMO Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano. Corrección de erratas del Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano. Orden SCO/1591/2005, de 30 de mayo, sobre el Sistema de Información Nacional de Agua de Consumo. Orden SCO/2967/2005, de 12 de septiembre, por la que se amplía la de 21 de julio de 146

1994, por la que se regulan los ficheros de datos de carácter personal gestionados por el Ministerio de Sanidad y Consumo, y se crea el fichero del Sistema de Información Nacional de Agua de Consumo. Orden SCO/3719/2005, de 21 de noviembre, sobre sustancias para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano. Orden SCO/778/2009, de 17 de marzo, sobre métodos alternativos para el análisis microbiológico del agua de consumo humano. Orden SAS/1915/2009, de 8 de julio, sobre sustancias para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano. Orden SSI/304/2013, de 19 de febrero, sobre sustancias para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano. Directiva 2013/51/EURATOM del Consejo, de 22 de octubre, por la que se establecen requisitos para la protección sanitaria de la población con respecto a las sustancias radiactivas en las aguas destinadas al consumo humano. AGUAS RESIDUALES. Real Decreto 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. AGUAS CONTINENTALES

Orden de 11 de mayo de 1988 sobre características básicas de calidad que deben ser mantenidas en las corrientes de agua superficiales cuando sean destinadas a la producción de agua potable. Real Decreto 9/2008, de 11 de enero, por el que se modifica el Reglamento del Dominio Público Hidráulico, aprobado por el Real Decreto 849/1986, de 11 de abril. Real Decreto 1541/1994, de 8 de julio, por el que se modifica el anexo número 1 del Reglamento de la Administración pública del agua y de la planificación hidrológica, aprobado por el Real Decreto 927/1988, de 29 de julio. Real Decreto 606/2003, de 23 de mayo, por el que se modifica el Real Decreto 849/1986, de 11 de abril, por el que se aprueba el Reglamento del Dominio Público Hidráulico, que desarrolla los Títulos preliminar, I, IV, V, VI y VIII de la Ley 29/1985, de 2 de agosto, de Aguas. Real Decreto 849/1986, de 11 de abril, por el que se aprueba el Reglamento del Dominio Público Hidráulico. GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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Real Decreto 995/2000, de 2 de junio, por el que se fijan objetivos de calidad para determinadas sustancias contaminantes y se modifica el Reglamento de Dominio Público Hidráulico, aprobado por el Real Decreto 849/1986, de 11 de abril. Real Decreto Legislativo 1/2001, de 20 de julio, por el que se aprueba el texto refundido de la Ley de Aguas. Real Decreto-Ley 4/2007, de 13 de abril, por el que se modifica el texto refundido de la Ley de Aguas, aprobado por el Real Decreto Legislativo 1/2001, de 20 de julio. Real Decreto 60/2011, de 21 de enero, sobre las normas de calidad ambiental en el ámbito de la política de aguas. ORDENANZAS AUTONÓMICAS Y MUNICIPALES: Aragón Ley 6/2001 ordenación y reutilización de las aguas residuales.

Asturias Principado de Asturias (“Ordenanza municipal marco para ahorro de agua”, aprobada el 3/05/06). Cantabria Castro Urdiales (Cantabria,BOC nº 87 de 5/5/2004: “Ordenanza para el ahorro del consumo de agua”), Camargo (Cantabria, BOC nº 14 de 21/01/2005), Cataluña Decreto 202/1998, de 30 de julio, por el que se establece fomento para el ahorro de agua en determinados edificios y viviendas. Decreto 21/2006, por el que se establece adopción de criterios ambientales y de eco eficiencia en los edificios. Sant Cugat del Vallès (Barcelona, BOPB nº 261 de 31 d’octubre de 2002 : “Ordenanza municipal para el ahorro de agua”). Madrid Alcobendas (Madrid, BOCAM nº 57 de 8/3/2001: “Ordenanza municipal para el ahorro del consumo de agua”), 148

Getafe (Madrid, BOCAM de 30/06/2004), Madrid (BO del Ayuntamiento de Madrid nº 5709 de 22/06/06). Murcia Ley 6/2006 de 21 de julio, por el que se establece incremento de las medidas de ahorro y conservación en el consumo de agua en la Comunidad Autónoma. Valencia Ley 6/2001 de 21 de julio, por el que se establece incremento de las medidas de ahorro y conservación en el consumo de agua en la Comunidad Autónoma. NORMAS UNE-EN ISO Normas UNE_EN ISO sobre calidad del agua; recoge métodos de ensayo para analizar los constituyentes orgánicos e inorgánicos del agua. Referencias bibliográficas: Informe sobre el impacto económico y ambiental de un Plan Renove para la eficiencia del agua y la energía asociada al ámbito doméstico, RENOVEA impulsado por ZINNAE, en libro con el título “LA RENOVACIÓN DE LOS EQUIPAMENTOS ASOCIADOS AL USO DE AGUA EN LAS VIVIENDAS Y EDIFICIOS”

GAT 19 Rehabilitación/3 Energías renovables y control de consumos

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FICHAS TÉCNICAS DE PRODUCTOS

ÍNDICE Ficha Técnica Danfoss Rehabilitación / Instalaciones / Calefacción / Danfoss. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Ficha Técnica Orona Rehabilitación / Ascensor / Orona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Ficha Técnica Lledo 1 Sistemas de control / Iluminación / Lledo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Ficha Técnica Lledo 2 Sistemas de control / Iluminación / Lledo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Ficha Técnica Lafarge Rehabilitación / Mortero autonivelante / Lafarge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

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Caléndula, 93 – Minipark III (Soto de la Moraleja) 28109 ALCOBENDAS Tel.: +34 902 246 104 Fax: +34 902 656 396 Email: info_clima@danfoss.es www.danfoss.es DANFOSS es una multinacional danesa con más 80 años de experiencia en tecnologías de eficiencia energética y Soluciones para el desafío climático Desarrolla, fabrica y suministra productos y soluciones para calefacción y climatización residencial y comercial

Control automático de cada radiador: Confort en cada habitación Ahorro de Energía El sistema se compone de 2 partes: Válvula de radiador termostatizable Cabezal termostático

El objetivo es crear el más alto grado de confort y comodidad mientras aseguramos el menor consumo posible de energía Productos & Soluciones: Válvulas de radiador con Cabezal Termostático Controles de ambiente electrónicos Válvulas de equilibrado hidráulico Componentes de quemador Suelo Radiante Hidráulico Suelo Radiante Eléctrico

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Una vez ajustada la temperatura deseada en el cabezal, este actúa sobre la válvula, que se adapta automáticamente a los cambios de temperatura abriendo o cerrando en consecuencia. Esta solución tiene una gran capacidad de aprovechamiento de las aportaciones externas de calor, como el Sol a través de las ventanas, sistemas de iluminación, ordenadores y equipos electrónicos

Ejecución y Mantenimiento: Válida en todo tipo de radiador por agua

El sensor líquido del cabezal (1) reacciona con la temperatura, expandiéndose o contrayéndose, y actúa sobre el eje de válvula (2), regulando el paso de agua al radiador

El Cabezal debe instalarse en posición horizontal. Para instalación vertical utilizar cabezal con sensor remoto Normativa de aplicación / normativa de referencia RITE – R.D. 1027/207 EDD 2012/27/UE (Directiva Europea de Eficiencia Energética) Cumple norma EN215 Etiqueta Energética A Ejemplos prácticos de la aplicación

Válvula de radiador con Cabezal Termostático con sensor incorporado

Válvula de radiador con Cabezal Termostático con sensor remoto

Válvula de radiador con Cabezal termostático electrónico programable

Rehabilitación / Instalaciones / Calefacción / Danfoss

Instalación en la entrada al radiador

Oficinas: Cl. José Gutiérrez Maroto, 22. 28051 Madrid Tel.: +34 914946050 Fax: +34 915799777 Email: orona.madrid@orona.es Orona cuenta con 50 años de experiencia en la fabricación, instalación y mantenimiento de ascensores y escaleras mecánicas.

Los ascensores Orona 3G se adaptan a las características de cada vivienda para que sea accesible para todas las personas. Ascensores silenciosos que aportan confort y comodidad.

Uno de cada 10 ascensores nuevos en Europa es Orona.

Soluciones Orona 3G (MRLG). Soluciones eléctricas gearless sin sala de máquinas.

Dotados de la última tecnología, incorporan iluminación LED y sistemas de apagado automático cuando el ascensor no está en uso, mejorando así la eficiencia energética de los ascensores y respetando el medioambiente.

Más de 100 países instalan producto Orona.

1. Conjunto viajero optimizado Ahorra espacio y reduce peso, aportando seguridad, ergonomía y rapidez en el montaje.

250.000 ascensores en el mundo tienen tecnología Orona.

Orona es la primera empresa en el sector de elevación a nivel mundial certificada en Ecodiseño según la norma ISO 14006.

2. Tránsito bajo foso Adaptable a edificios donde se requiera el paso de personas bajo foso (opcional). 3. Elementos de tracción Sustituyen a los cables de acero. Su menor peso y una mayor vida y flexibilidad posibilitan el uso de una máquina más compacta, con un motor más eficiente. 4. Accionamiento Máquina eléctrica regulada, compacta, silenciosa, sin engranajes, de alta eficiencia energética con motor de imanes permanentes.

5. Puertas Con motor compacto de imanes permanentes, con apertura anticipada y/o cortina fotoeléctrica.

6. Sistema de evacuación automática Garantizar una evacuación rápida, segura y eficaz. 1

Porque cada edificio es único, se merece una solución única. Nos adaptamos a la personalidad del inmueble. Te asesoramos para definir la combinación óptima de ascensores en función de la dimensión y tráfico del edificio. En Orona te ayudamos a elegir la solución más ecoeficiente que mejor se adapta a tus necesidades:

Cabina PS5

Soluciones eléctricas gearless con sala de máquinas arriba. Cuentan con la última tecnología de tracción directa para edificios existentes. *Orona 3G 5023: La opción ideal para la sustitución de un ascensor con sala de máquinas con la mínima intervención en el edificio. *Orona 3G 5024: Flexibilidad de disposición de accesos para sustitución de ascensor con sala de máquinas. *Orona 3G 5025: La solución de mayor capacidad manteniendo la sala de máquinas. Soluciones eléctricas gearless sin sala de máquinas (MRLG) Última tecnología de tracción directa para edificios existentes *Orona 3G 5014: La solución ideal para la sustitución de un ascensor dejando libre la sala de máquinas. *Orona 3G 5011: La solución para huecos reducidos sin sala de máquinas. *Orona 3G 5015: Mayor capacidad en su ascensor dejando libre la sala de máquinas. Las nuevas cabinas Orona 3G, mejoran la eficiencia energética y el ratio de ecodiseño Las nuevas estéticas de cabina Orona 3G están inspiradas en conceptos tales como la simplicidad, la luminosidad, la rectitud de líneas y el minimalismo. Todo ello basado en principios de diseño funcional. Las nuevas estéticas contribuyen significativamente a la mejora de eficiencia energética y de los ratios de ecodiseño en diversos aspectos:

En los materiales:

Iluminación Led

El menor peso reduce en un 20% el impacto en el uso de materiales, lo que resulta en general en un menor impacto medioambiental a lo largo de la vida del ascensor (84%) y una reutilización más fácil del material de la cabina y su embalaje. La nueva estructura de cabina, en forma de jaula, es más robusta y más ligera que la estructura metálica cerrada.

En los procesos: Se han desarrollado procesos específicos para la fabricación de las cabinas sin uso de soldadura ni pintura, para un montaje más ergonómico y para facilitar el mantenimiento posterior del ascensor.

En el uso:

Cabina DS3

Todas las nuevas cabinas incluyen Kits ECO de serie. Iluminación eficiente que ahorra hasta el 50% de la energía consumida en funcionamiento, y el 100% en modo stand-by, gracias al apagado automático de la iluminación de la cabina cuando el ascensor está en espera. Esto también contribuye a reducir los costes de mantenimiento en aproximadamente un 10%.

Rehabilitación / Ascensor / Orona

Iluminación Led

Oficinas: c/ Cid Campeador,14 28935 Móstoles (Madrid) Tel.: +34 (0) 916 656 180 Fax: +34 (0) 91 Email: infomadrid@lledosa.es Empresa especialista en Sistemas de iluminación general e iluminación de emergencias de Alta eficiencia Familia de Emergencias Mimetica: desarrollada bajo el requerimiento de producto de un diseño integrado en su entorno y un alto coeficiente de mejora eficiente, llegando a reducciones del consumo del 60%. Lledo además ofrece el servicio de proyectos para el diseño de la implantación de la iluminación de emergencias según determina la normativa.

La aplicación de la tecnología led a las emergencias permite reducir tanto el consumo activo al estar encendidas de como el pasivo que se produce en la carga de la batería que poseen. El reducido tamaño también permite su instalación de forma más discreta y ajustando a la normativa los niveles que se necesitan Familia Emergencias BASIC / Señalización PIN Se posiciona como la solución sencilla y flexible para garantizar la seguridad de un local. Se adapta a la Aplicación con varios flujos lumínicos, fuente de luz LED y con distintos materiales difusores para encajar estéticamente con los requerimientos. Flujo luminoso: desde 90 a 500 lm Altura: sólo 45 mm Versiones IP22 e IP65 Batería: 1-2 horas. Fuente de luz: LED

Señalización, disponible en diferentes tamaños, formas y colores

Normativa de aplicación: UNE-EN 60598.2.22 C.T.E. SU A4 Seguridad frente al riesgo causado por iluminación inadecuada R.B.T. ITC-BT-28 Mimética Basic Gran flexibilidad de instalación

Mimetica Premium 100% integrable en la arquitectura del proyecto

Familia Emergencias Premium Versión Antipático : Luminaria de discreto diseño con ángulos rectos y líneas directas para una mejor adaptación al techo. Versiones empotrada o en superficie. Tamaño muy reducido 75 x 75 mm . Disponible en cualquier color carta RAL. lo que hace que pase prácticamente desapercibida. Integrable en sistema de control de la iluminación Disponible con tres tecnologías (Estándar, Autocheck y Dali), batería Long Life. Flujo luminoso: 135 lm Potencia: Led 2W Batería: 1 hora. Grado Protección: IP 20 IK 04. Familia Emergencias Premium Versión Escape: Permite marcar las vías de escape de forma definida gracias a su óptica Luminaria de discreto diseño con ángulos rectos y líneas directas para una mejor adaptación al techo. Versiones empotrada o en superficie. Tamaño muy reducido 75 x 75 mm . Disponible en cualquier color carta RAL. lo que hace que pase prácticamente desapercibida. Integrable en sistema de control de la iluminación Disponible con tres tecnologías (Estándar, Autocheck y Dali), batería Long Life. Flujo luminoso: 196 lm Potencia: Led 2W Batería: 1 hora. Grado Protección: IP 20 IK 04. Servicio 360° Iluminación de Emergencias 1. Realización de proyectos Elaboración estudio completo del alumbrado de emergencia y de señalización siguiendo la normativa vigente y estudiando las necesidades de cada caso.

Mimetica Premium Versatilidad de aplicaciones e integrable en sistemas alimentación centralizada

2. Asesoramiento Ayudamos y asesoramos en la instalación e integración del alumbrado de emergencia cumpliendo las normas del sistema eléctrico en el diseño de un edificio o de un emplazamiento concreto. 3. Servicio posventa Garantía 5 años en todos los productos de tecnología Led

Sistemas de control / Iluminación / Lledo

Documentación técnica disponible: Catalogo Menos es Suficiente –Emergencias

Oficinas: c/ Cid Campeador,14 28935 Móstoles (Madrid) Tel.: +34 (0) 916 656 180 Fax: +34 (0) 91 Email: infomadrid@lledosa.es Empresa especialista en Sistemas de iluminación y su integración Sistema de gestión y control de la iluminación

La aplicación de la tecnología sin cables mediante Radiofrecuencia, permite renovar una instalación de iluminación de una manera sencilla y rápida al reducir la cantidad de material y los tiempos de trabajo, necesarios para completar una obra:

El Grupo Lledó fabrica y comercializa una gama de más de 28.000 productos diferentes, dentro del campo de la luminaria, sistemas de control de luz y techos. Además de la amplitud de sus referencias, está especializada en el suministro de productos fabricados a medida, según las necesidades de nuestros clientes. Junto a la comercialización de los productos, Líder en proyectos de iluminación y soluciones a medida con productos especiales.

Cada espacio comercial, ya sea grande o pequeño, puede obtener ahorros de energía mediante la instalación de controles de iluminación. Las opciones de control inalámbrico, fáciles de instalar, proporcionan soluciones retroadaptables, rápidas para ayudar a que los edificios cumplan y superen las exigencias de los códigos de energía para edificios.

A- Toda zona dispondrá al menos de un sistema de encendido y apagado manual, no aceptándose los sistemas de cuadro eléctrico como único sistema. Toda zona dispondrá de un sistema de encendido por horario central en cada cuadro. Las zonas de uso esporádico dispondrán de un control de encendido y apagado por sistema de detección de presencia o de temporización. B- Cuando se den las condiciones, se instalarán sistema de aprovechamiento de luz natural, que regulen proporcionalmente y de forma automática por sensor de luminosidad el nivel de iluminación en función del aporte de luz natural, las luminarias en las dos primeras líneas paralelas de luminarias y en todas las situadas bajo un lucernario

Detectar: Los elementos de campo que realizan la función de sensores tanto de presencia como de luminosidad, se comunican mediante señal Radiofrecuencia en el supuesto de que se produzca un evento. Ajustar: Los interfaces de ajuste permiten que el usuario adapte manualmente la iluminación a sus requerimientos. Ahorrar: Los distintos receptores, adaptados a la carga que controlan (elementos regulables en intensidad, elementos no regulables, contactos a sistemas externos… ) reciben la señal de sensores e interfaces humanos. Y ejecutan la acción adecuada basándose en la información recibida. Facilidad de instalación y de programación: Todos los puntos de control son inalámbricos fácil instalación sin necesidad de cableado Procedimientos de programación por pulsación de botones para todos los dispositivos Ahorro de dinero y energía

Sistemas de control / Iluminación / Lledo

CTE:HE 3

Orense 70 28020 Madrid- España Tel: +34 91 213 60 00 Fax.: +34 91 579 05 25 www.lafarge.com Nacida en 1833, Lafarge es la multinacional líder en la fabricación de materiales para el sector de la construcción y ocupa una posición puntera en sus ramas de actividad: cemento, áridos y hormigón. Lafarge diseña y produce materiales de construcción que reúnen las características demandadas por personas de todo el mundo para: construcción sostenible viviendas redes viarias instalaciones sanitarias complejos educativos infraestructuras esenciales para el crecimiento económico y el progreso social

El mortero autonivelante de prestaciones máximas en conductividad térmica. AgiliaTM Suelo A Térmico es el mortero autonivelante especialmente diseñado para utilización sobre suelos con calefacción de hilo radiante, folio radiante o tubería de agua, debido a su elevada conductividad térmica útil de 2,02 W/mK, del orden tres veces superior a la de una base tradicional, cumpliendo con los requisitos de la norma UNE-EN 13813.

AgiliarTM Suelo A Térmico es un mortero autonivelante de color rojo en base de sulfato de calcio (anhidrita) fabricado y preparado en c entral de hormigón homologada, colocado por bombeo por “Aplicadores Certificados” por Lafarge, destinado a realizar todo tipo de bases de suelos donde se pretenda gran rapidez de ejecución y excelente planimetría.

La anhidrita dispone de una Declaración Arrbiental de Producto (EPD) que proporciona infonnación ambiental de un producto de acuerdo a los requisitos de la norma ISO 14025. En ella se proporciona información basada en el Análisis de Ciclo de vida. Normativa Conforme a normativa UNE-EN_13813 Autonivelantes

Pastas

Puesta en obra La puesta en obra de AgliaTM Suelo A Térmico, la realizarán aplicadores autorizados por Lafarge por medio de bombeo. La preparación de la obra es verificada de forma exhaustiva por los aplicadores certficados. Consultar con los técnicos de Lafarge el servicio Aplytec de sumimstro y aplicación de AgliaTM Suelo A Térmico. Respetar las normas de Prevencaón de Riesgos Laborales: llevar guantes, casco, zapatos, gafas de seguridad, etc.

> Su alta fluidez permite que se amolde totalmente al sistema de calefacción radiante, enwlviendo los tubos y evitando que quede aire ocluido y actúe como aislante. > Su elevada conductividad, facilita la transmisión y distribución del calor, mejorando el rendimiento energético. > Rapidez en la puesta en obra: bombeo y colocación de hasta 1.500 m2>/dia, frente a los 150 m2/día que se pueden realizar con otros productos y métodos. > Disminución de plazos: Al día siguiente es transitable y a los 7 días se pueden colocar materiales pesados sobre el mismo. > Optimización de superficies: No son necesarias juntas de trabajo hasta 300 m2 en suelos con calefacción radiante. (50 m2 en bases realizadas con otros tipos de morteros). > Capas más ligeras y de secado más rápido: Menor espesor necesario 3 cm por encima de la tubería en el caso de calefacción radiante. El tiempo de secado se ve disminuido debido al menor espesor necesario de la capa. > Pueden utilizarse sistemas de secado industriales que los métodos convencionales no permiten, tales como, deshumidificadores, radiadores, etc. > Su gran dureza superficial, alta planimetría y con un control de fisuración muy elevado, permiten la colocación de acabados finales muy delicados y sensibles a estos efectos. > Garantía de resultado al ser un producto elaborado en central y controlado hasta la misma obra. Colocado por aplicadores certificados y formados bajo las drectrices y los estándares de calidad internacional del grupo Lafarge.

Rehabilitación / Mortero autonivelante / Lafarge

Los morteros de anhidrita contribuyen a una construcción sostenible al estar elaborados por un ligante que genera unas emisones de carbono unas 10 veces inferiores a los ligantes tradicionales.

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