Ahorros energéticos en el aumento de presión en edificios comerciales por Silvia Sáenz Gómez

 

Silvia Sáenz Gómez

Training & Knowledge Transfer Project Manager Iberia de Grundfos

Introducción

Utilizar un sistema de control con múltiples sensores en los sistemas de suministro de agua implica que aquellos escenarios con demandas muy cambiantes se pueden manejar prácticamente sin esfuerzo. Pongámoslo en contexto: cuando existe un sistema de suministro muy grande, como el de un hotel, un bloque de oficinas muy alto o un aeropuerto, significa que hay muchos usuarios finales con diferentes consumos y por supuesto, diferentes necesidades de presión. ¿Cómo se pueden satisfacer las necesidades de todos esos usuarios finales? La respuesta está en la primera línea: con un sistema de control multizona que tenga en cuenta esas diferentes necesidades de presión.

Sensores para controlar el aumento de presión

La clave es ser capaces de monitorizar múltiples consumidores al mismo tiempo. Esto nos permite adaptar la presión, incluso cuando el consumo y los puntos críticos van cambiando de un punto a otro, asegurando así que todos estos consumidores tienen presión suficiente. Podemos hacerlo mediante un grupo de presión con funcionalidades avanzadas, por ejemplo, y que nos permita simplificar el control de la instalación gestionando por sí mismo el feedback que recibe de la instalación o mediante un sistema BMS que “tome” las decisiones con la información que recibe del sistema a través de los mismos sensores. La pregunta más habitual al hablar de control multizona suele estar relacionada con la ubicación de los sensores y para definirlo, en primer lugar, hay que identificar los puntos críticos de la instalación.

Es difícil generalizar ya que los perfiles de consumo varían mucho de un edificio a otro:

Lo que sí es común a todas estas situaciones es que es necesario colocar un sensor en cada punto crítico potencial. Estos puntos se definen durante el diseño del sistema de tal forma que podamos seleccionar y dimensionar el grupo de presión adecuado, así como las tuberías. ¿Pero cómo? Mediante un cálculo de las pérdidas de carga totales en el sistema dónde se incluyen tanto las pérdidas estáticas como dinámicas (las derivadas de las tuberías, codos y otros componentes) y obviamente, puede resultar, que se tenga más de un punto crítico: la zona más alta de edificio, dónde se encuentra el mayor consumidor en términos de caudal o simplemente, el punto más alejado del equipo de bombeo.

El ahorro potencial en este tipo de sistemas se encuentra, principalmente, en mantener una presión mínima y no suministrar más presión de la necesaria. De hecho, esto ayudará a simplificar la instalación, eliminando o reduciendo, por ejemplo, la necesidad de válvulas reductoras de presión.

En primer lugar, se identifica esa presión mínima, y se asegura que el equipo de bombeo nunca proporcione una presión menor, independientemente del caudal de agua consumida. Idealmente, al tener más de un sensor, deberíamos definir una presión mínima pero también una presión máxima, precisamente, porque uno de los sensores podría estar tratando de aumentar el caudal/altura suministrado por el grupo mientras otro intenta justo lo contrario. Para evitar estas situaciones se debe definir un orden de prioridad durante la puesta en marcha basada en la importancia de los consumidores y la presión crítica.

Si el punto crítico es conocido y solo hay un consumidor importante, se colocará un sensor remoto que hará de sensor primario, garantizando así la presión en dicho punto, sin importar el consumo o las pérdidas de la instalación. En estos casos, y para incrementar la fiabilidad del sistema, se recomienda colocar un sensor redundante ubicado en el colector de descarga del grupo de presión, para que en el caso de que el sensor principal pierda señal, de fallo o se rompa el cable, el control pase a este sensor secundario. Será un modo de funcionamiento menos eficiente, ya que no se compensarán las pérdidas dinámicas al disminuir el consumo porque el punto de trabajo se define para el caso más desfavorable sumando pérdidas estáticas y dinámicas, pero al menos garantizaremos el suministro a los usuarios hasta subsanar el problema.

¿Y el modo de control?

El enfoque utilizado hasta ahora se basa en un modo de control de presión proporcional, de tal manera que la presión disminuye cuando baja la demanda de caudal y viceversa, compensando así las pérdidas dinámicas por fricción en las tuberías que aumentan al aumentar el caudal. Debido a que las pérdidas de carga dinámicas, habitualmente, se consideran despreciables en edificios altos, los sistemas de aumento de presión se suelen controlar por presión constante, a pesar de que dichas pérdidas son, de hecho, variables. Controlar por presión constante sería la decisión fácil, especialmente en edificios dónde la altura estática es muy grande y las pérdidas dinámicas parecen insignificantes.

Pero, si nos fijamos en los ahorros, tendremos que considerar la presión proporcional como una opción:

La mayoría de los edificios comerciales, no suelen ser tan altos como para que podamos despreciar las pérdidas dinámicas frente a la altura estática, por lo que las curvas presentadas más arriba suelen ser más bien al revés, haciendo que utilizar un modo de control por presión proporcional se vuelva extremadamente relevante:

De esta forma podemos ajustar la presión a las necesidades reales: cuando se reduce la demanda, la presión se reduce proporcionalmente manteniendo la presión en el grifo prácticamente constante, minimizando la cantidad de agua que se desaprovecha. De esta forma, el ahorro es doble: en energía, por el agua que no se bombea innecesariamente y por supuesto, en el agua que no se derrocha.

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