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Eficiencia Energética: El Sistema de Control como pieza clave - Página 1

Oportunidades de ahorro energético en oficinas

“El Sistema de Control como Pieza Clave de un Plan de Eficiencia Energética ”

Fernando Sevillano

[email protected]

Carlos Navares

[email protected]

Madrid, 25 de noviembre de 2010

mailto:[email protected]



Contenidos

1. Definición de BMS

2. Situación y requerimientos generales

3. Escenario Actual: Demanda, Precios y Normativas

4. Oportunidades de Ahorro Energético en Edificios

5. Solución BMS / Eficiencia Energética CMC&Wonderware

6. Casos de éxito


Introducción


1. Definición de BMS



• Sistemas escalables, abiertos, estándares.

• No dependencia de hardware

Reducción TCO (Total Cost Onwership)

• Diseño proyecto

• Reducción riesgo

• Reutilización

Reducción coste ingeniería

• Modificaciones y/o mejoras

• Detección averías en Tiempo Real

• Reducción tiempo de avería (MTBF)

• Mejora preventivos

• Alta disponibilidad y redundancia

Reducción costes mantenimiento

• Único sistemas de gestión

• Supervisión local y descentralizada

• Mejora la calidad de servicio a usuarios

• Mejora la seguridad

• Capacidad de análisis

Mejora la calidad de gestión



Eficiencia Energética es un conjunto de políticas y estrategias para reducir la energía que emplean

determinados dispositivos y sistemas sin que se vea afectada la calidad de los servicios suministrados.

Hoy en día existen diversos factores macroeconómicos, políticos y estratégicos que hacen obligatorio y necesario dar

prioridad al establecimiento de Planes de Eficiencia Energética en donde la implantación de un sistema de supervisión

y control global es pieza clave integradora

¿Qué se entiende por EFICIENCIA ENERGÉTICA? ¿Que factores la impulsan?

Crecimiento de la

DEMANDA y PRECIOS

Nuevos marcos

NORMATIVOS

Entorno POLÍTICO y

MEDIO AMBIENTE

Necesidad de EFICIENCIA

ENERGÉTICA

Protocolo de Kioto (1999). Regulación de emisiones

Directiva 2002/91/CE sobre eficiencia energética en los edificios

Plan de Ahorro y Eficiencia Energética para España 2002-2010 (E4)

Código técnico de la Edificación (CTE)

Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios (RITE)

Certificación energética de los Edificios,

El incremento de los precios de la energía, tanto para petróleo,

gas natural y electricidad.

Crecimiento natural de la Demanda a nivel global, crecimiento

previsto de países aun en fase de desarrollo.

Asegurar el suministro de energía reduciendo la dependencia

energética de los combustibles fósiles



La energía consumida en la mayoría de los procesos

industriales representan en términos generales entre un

25-50% de los costes.

La energía consumida por edificaciones representa

valores cercamos al 40% del consumo energético en

EEUU y Europa.

El consumo energético de la sociedad actual se concentra como es conocido en la

Industria, Transporte y en la Edificación…

La edificación es uno de los grandes consumidores energéticos de nuestra sociedad, junto con los

transportes o la industria.

Este hecho unido a que a un edificio se le supone un largo periodo de vida, hace que sea muy

interesante invertir en el ahorro energético cuando se construye. El periodo de amortización siempre

será corto, en relación a la vida del edificio.

Consumo Energético por Sector

Fuente: Energy Information Administration



Dentro de un edificio tenemos 3 partidas principales en cuanto consumo energético:

Climatización, Iluminación y Equipamiento informático.

Según estudios, el reparto de consumo energético para

un edifico dependerá del tipo edificación (oficinas,

hoteles, centros comerciales, etc.) pero podría

establecer el siguiente reparto aproximadamente.

Este caso planteado responde a un edificio de oficinas

altamente equipado en equipos informáticos, en otro

tipo de edificio no tan tecnológico, el consumo de

iluminación y climatización supone fácilmente un 20% y

75% respectivamente Figura 2. Reparto consumo Edificio Oficina

Fuente: UK Energy Efficiency Best Practice Program;

Energy Consumption Guide 19; Energy Use in Office• Calefacción

• Aire AcondicionadoClimatización

Iluminación

Equipamiento Informático

• Teléfonos IP

• Puntos de acceso inalámbricos

• Cámaras IP

• Desktop PCs

• Portátiles, Periféricos

• Servidores, swiches, Routers…

• Luminarias, fluorescentes,...

• Iluminación exteriores

Los potenciales ahorros de consumo

energético y las exigencia de las

normativa hacen de la implantación de

sistemas de control una de las piezas

claves para lograr objetivos en

eficiencia energética en los edificios.



En consumos referidos a iluminación podemos lograr ahorros superiores al 80%

mediante detección de presencia, regulación y uso de reactancias electrónicas.

El nuevo Código Técnico de la Edificación (sección HE3) establece que deben establecerse medidas de eficiencia

energética en las instalaciones de iluminación a todos los edificios de nueva construcción, tanto residenciales como

del sector terciario, y a la rehabilitación de edificios comerciales y administrativos, si se renuevan las instalaciones de

iluminación. Se exige determinados coeficientes de eficiencia y la existencia de sistema de regulación y control.

Figura 3. Oportunidad ahorro Iluminación

Entre otras medidas de reducción de consumo se

encuentran:

Establecimiento de sistemas de control de presencia y/o

temporizadores para encendido/apagado

Instalación de sistemas de aprovechamiento de luz natural

(dependiendo de orientación del edificio y el entorno), y

regulación de las luminarias situadas en zonas próximas a

ventanas, lucernarios.

Instalación de luminarias más eficientes

12% Ahorro detección de presencia

40% Ahorro por regulación

30% Ahorro reactancias electronicas

Consumo real 18%

Ahorro

potencial

82%

En el grafico se valoran que posibles ahorros que podemos tener en una instalaciones eficiente de iluminación. Con el

uso de reactancias electrónicas en lugar de magnéticas se consigue un 30% de ahorro, con regulación de la

iluminación para no tener niveles de luz superiores al necesario se logra hasta un 40% de ahorro, y la detección de

presencia hasta un 12%.



En consumos referidos a Climatización podemos lograr ahorros superiores al 50%

mediante detección de presencia, y uso eficiente de cerramientos

La calefacción y el aire acondicionado son sin duda los grandes

consumidores de energía en los edificios. Además de la

importancia del “Confort” (humedad y temperatura) en el

rendimiento laboral (bajas).

Podemos lograr reducciones importantes mediante 2 factores:

regular temperatura consigna con detección de

presencia (7% de energía por ºC)

Uso “inteligente” y automático de cerramientos

(persianas, toldos)Figura 4. Oportunidad ahorro Climatización

Si disponemos de un sistema capaz de rebajar o aumentar la temperatura de consigna de forma automática cuando en

una estancia no se detecte presencia, estaremos ahorran en torno a un 7% de energía por cada ºC que se aleje de la

temperatura de consigna de la de confort, mientras la estancia está desocupada. Se puede establecer desviaciones de

2 o 3 ºC sin perjudicar el confort, si el sistema de climatización tiene una respuesta rápida cuando regrese la persona.

Por otro lado, podemos lograr ahorros del 30% haciendo un uso inteligente y automático de los cerramientos. En

invierno, si hace sol, podemos hacer que las persianas y toldos se recojan para que la propia radiación solar caliente

el interior del edificio. En verano, si toca sol en una fachada y la estancia está desocupada, lo ideal es que la protección

solar actúe, minimizando la demanda energética de aire acondicionado.

20% Ahorro detección de presencia

30% Ahorro contro l cerramientos

Consumo real 50%

Ahorro

potencial

50%



En consumos referidos a equipamiento informático podemos lograr ahorros superiores

al 50% mediante establecimiento de controles de apagado cuando no se utilizan

Equipamiento Informático

• Equipos Periféricos Financieros

• Cajeros

• Teléfonos IP

• Puntos de acceso inalámbricos

• Cámaras IP

• Desktop PCs

• Portátiles

• Servidores

• Impresoras

• Swiches, Routers…


4. Oportunidades de Ahorro Energético en Edificios: Aportación energética

Algunos estudios valoran los ahorros del uso de Energías Renovables: utilizando Energía

solar baja temperatura (ACS) hasta de un 70% de ahorro y para Fotovoltaica hasta un

10% (rentabilidad).

El Código técnico de la Edificación (CTE HE4/HE5), implica el cumplimiento de unos

requerimientos básicos en cuanto a:

• Utilización de energía solar térmica de baja temperatura (ACS, Agua Caliente Sanitaria) … “En

los edificios, con previsión de demanda de agua caliente sanitaria o de climatización de piscina

cubierta, ….sistemas adecuada a la radiación solar global de su emplazamiento y a la demanda de

agua caliente del edificio”

• Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica. : “sistemas de captación y transformación

de energía solar en energía eléctrica por procedimientos fotovoltaicos para uso propio o suministro

a la red.…..”


5. Solución CMC: El Sistema de Control como pieza Clave

El establecimiento de un Plan Especifico de Eficiencia Energética es un requerimiento

absolutamente necesario, donde se definan los objetivos y estrategia a seguir.

Los Objetivos que debieran considerarse en cualquier plan

serán:

OBJETIVO PRINCIPAL: ahorro energético para las

diferentes áreas y partidas identificadas en los estudios o

auditorías realizadas de forma previa al establecimiento

del Plan Específico.

OBJETIVO SECUNDARIO: Aumento de niveles en la

productividad, mediante la optimización de procesos,

planificación del mantenimiento y mayor eficiencia de los

propios equipos.

OBJETIVO SECUNDARIO: Aumento de la

disponibilidad de las instalaciones para minimizar los

paros en la producción o prestación del servicio debidos

a problemas de suministro o calidad de energía eléctrica.

Ahorro Energético

Aumento Productividad

Aumento Disponibilidad



Para lograr estos objetivos se debe establecer una estrategia basada en las tres vertientes

pertinentes a cualquier Plan: las Personas, los Procesos y la Tecnología.

Hábitos eficientes (Cultura de empresa)•Implantación de buenos hábitos en términos de eficiencia y políticas de no despilfarro e

involucración con la política energética planteada.

•Estimación ahorros entre 2 - 10% simplemente modificando ciertas conductas.

PERSONAS (Hábitos

Eficientes)

PROCESOS (Políticas y estrategias internas)

TECNOLOGÍA(Sistema de

Control)

Establecimiento de políticas y

procedimientos• Establecimiento de políticas y

procedimientos Impulsados a nivel de

Dirección.

• Establecimiento de mecanismos o comités

internos de seguimiento de objetivos y de

los planes específicos establecidos en

materia energética, formación, análisis de

desviaciones y establecimientos de medidas

correctivas.

Sistema de Control•Obtener información de dónde,

cómo y cuanto consumimos,.•Actuar sobre los sistemas y

dispositivos

•Disponer de un histórico de

consumos y medidas que

permitan seguir la evolución.


5. Solución CMC: Una Arquitectura centralizada con control distribuido

La arquitectura planteada considera distintos niveles, desde los propios dispositivos, la

propia red y PLCs para control local de instalaciones de los edificios, y por ultimo el

sistema de control centralizado integrador y supervisor de las políticas.

SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO

• Establecimientos de Políticas

• Monitorización, alarmas

• Cuadros de mando, Seguimiento KPIs

• Gráficos de consumos con distribución

lógica y geográfica.

• Revisión y Optimización de políticas

• Simulaciones de escenarios

SISTEMA DE CONTROL LOCAL

• Ejecución de Políticas

• Monitorización y Seguimiento

• Distribución de ordenes de Control y

Regulación

• Agregación de información

• Localización


Integración de sistemas.

Wonderware ha integrado diferentes sistemas

Climatización, Iluminación, Detención de incendios,

Escaleras…


5. Solución CMC: Ejemplos de Objetos a gestionar


5. Solución CMC: Información ad-hoc en tiempo real


5. Solución CMC: Una navegación rápida e intuitiva

La navegación de la aplicación en

la pantalla principal tendrá los

siguientes niveles:

Mapa geográfico

Plano de planta

Estadísticas e Informes

Alarmas

Integración de funcionalidad Geo-SCADA en el interface HMI de la aplicación permite tener resultados muy

interesantes desde el punto de vista tanto interno como de Marketing


5. Solución CMC: El Sistema de Control como pieza ClaveCiclo de mejora continua

Considerar el sistema de control como eje integrador de todo el ciclo de control de

eficiencia energética, desde la monitorización de los consumos, integracion de todos los

sistemas, motor de la lógica de eficiencia (interconexión de sistemas y dispositivos,

sensores, etc.), y sobre todo como herramienta de supervisión del Plan de Eficiencia.

Optimización de Políticas

Establecimiento y revisión continua de las políticas de eficiencia energética

Reporting de Reducciones de Consumos y Gastos

Informes de Reducciones de consumos y costes,

Mostrando los principales KPI.

Benchmarking por zonas, instalaciones, fabricantes,

edificios,…

Establecimiento de Lógica de control eficiente

Establecimiento de la lógica de control de uso eficiente de las instalaciones

Personalizado a las necesidades de la empresa y características propia del edificio

(orientación, ubicación, entorno…)

Monitorización en tiempo real de consumos a nivel de dispositivo

Mediciones en tiempo real de los consumos y gastos

Situación detallada de consumo de cada dispositivo

Eficiencia Energética mediante lógica de control

eficiente


5. Solución CMC: Principales Beneficios

Mediante la implantación del sistemas de control adecuados podemos lograr beneficios

en:

Cumplimiento de objetivos de ahorros energéticos, que en el caso de edificios puede

suponer 20% - 30% de ahorro.

Mayor eficiencia y alargamiento de la vida útil de equipos.

Mayor disponibilidad de los mismos.

Reducción de costes de mantenimiento, optimización de planificación del

mantenimiento.

Periodo de amortización (probablemente nunca supere 10 años) por debajo de la vida

útil de los equipos y del edificio.

Contribución y respuesta medioambiental.


6. Caso de Éxito: Sede Corporativa Logitek

Descripción

del Proyecto

Integración de la gestión en tiempo real de los sistemas de:

Eléctricos: cuadros, consumos, SAIs

Climatización: VRV, fancoils, ventilacion…

Iluminación: persianas, escenas, panel de iluminación, detectores

Seguridad: central anti-incendios, central seguridad,

Implantación de plataformas Wonderware Intouch y System Platform

Sistema de Control de Instalaciones Sede Corporativa Logitek

Resultados

obtenidos

Puesta en marcha de los protocolos de actuación de alto nivel:

Apertura, cierre, evacuación, etc.

Sistema inteligente iluminación

Sistemas de seguridad

Partners involucrados


6. Caso de Éxito: Bank of America

Bank of America Corporation (BAC)

implanta una solución para gestionar

remotamente 3.200 sucursales

El centro de control remoto ( iC3 = Charlotte-based

Intelligent Command & Control Center) monitoriza y

controla desde un único sistemas instalaciones de:

Climatización, con mas de 13.000 unidades

Iluminación y otros sistemas.

TRIDIUM aporta la plataforma tecnológica que permite monitorizar, controlar y explotar la información

eficientemente. La solución se integra con tecnologías CISCO

El sistema iC3 permite detectar fallos en las instalaciones, y ejecutar algoritmos de control y

diagnosis, que permiten optimizar el mantenimiento preventivo.

Desde que iC3 se puso en marcha hace un año (Enero 2008), los consumos de energía y emisiones de

gas (GHG) han disminuido aproximadamente en un 11%. Con una implantación completa del sistema se

prevee un ahorro de 26.850 Tons CO2e al año, y para el 2017 se estiman 225.500 Tons CO2e (equivale a

97 millones de litros gasolina).

La previsiones de reducciones de consumos de energia (KWh) y emisiones GHG son del 10% al

15%, lo que suponen millones de dólares anualmente.

Como beneficio adicional de la implantación del sistema es la reducción de visitas de mantenimiento

no productivas o no identificadas relativas a incidencia con los sistemas de Climatización, Iluminación.


Sistema de Control Edificio Nanotecnología UPC

Descripción

del Proyecto

Integración de la gestión en tiempo real de los sistemas de:

Eléctricos: cuadros, consumos, SAIs

Climatización: VRV, fancoils, ventilacion…

Iluminación: escenas, panel de iluminación, detectores

Seguridad: central anti-incendios, central seguridad

Sistema de Control Edificio de Nanotecnología (Universidad Politécnica de Cataluña)

Resultados

obtenidos

Número ilimitado de usuarios a través de Internet / Intranet.

Auditoria de cambios en la base de datos, almacenamiento, y CSV.

Calendario y programación de horarios.

Tendencias. Acceso a históricos, alarmas, gráficos, horarios y cambio de parámetros de programación vía navegador Web.

Acceso protegido por contraseñas.

Conexión con múltiples controladores de aplicaciones Java, vía Ethernet.

Servidor Web con datos dinámicos, correo electrónico, alarmas, etc...

Conexión a Internet TCP/IP-SNMP.

Control real de la instalación, lazos de regulación, calendarios, alarmas.

Protocolos distintos en el mismo sistema (LON y Modbus.).



Sistema de Control de Instalaciones Hotel Axxioma

Descripción

del Proyecto

Gestión del control de la producción de frío con una enfriadora, y de calor con dos calderas.

Producción de agua caliente sanitaria.

Circuito solar.

La climatización de los Forums con 5 climatizadores Free-Cooling.

La extracción de aire del muelle de carga de los forum, aseos de los forum, vestuarios, recepción, pasillos, comedor con extractores.

Lecturas de estados, alarmas de la central de incendios, grupos de presión de agua, grupos de presión de incendios

Sistema de Control de Instalaciones Hotel Axxioma

Resultados

obtenidos

Para el realizar el sistema de gestión se montan 3 controladores Trend IQ3xcite alimentados a 230V comunicados a través de Ethernet vía TCP/IP, más las tarjetas necesarias de E/S para controlar todos los elementos del sistema (elementos de campo, actuadotes, válvulas, maquinaría, …)

Los controladores se ubican en 3 cuadros, colocados uno en la cubierta y otro en la planta 1, y uno colocado en el sotano).

En el puesto de control de instala una PC que supera las prestaciones necesarias para el software 963 de supervisión, que presentará valores sobre los esquemas de la instalación, gráficos dinámicos, gestión de alarmas, horarios.



Muchas gracias

Fernando Sevillano

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Carlos Navares

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