PROPUESTAS PARA MEJORAR LA EFICIENCIA ENERGÉTICA EN CENTROS EDUCATIVOS

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©PROPUESTAS PARA MEJORAR LAEFICIENCIA ENERGÉTICA EN CENTROS EDUCATIVOSJuan Carlos Berrocal MeladoProfesor de Sistemas Electrotécnicos y AutomáticosI.E.S. Cristo del Rosario (Zafra)1-. INTRODUCCIÓNLa eficiencia energética se puede definir como la reducción del consumo deenergía manteniendo los mismos servicios energéticos, sin disminuir nuestro confort ycalidad de vida, protegiendo al medio ambiente, asegurando el abastecimiento yfomentando un comportamiento razonable de su uso.Sería necesario, hoy en día, que los centros docentes presentasen un elevadonivel de confort debido a la naturaleza e importancia de las actividades que en ellos tienenlugar y a los largos periodos de tiempo que tanto el profesorado como el alumnadoinvierten en estos centros educativos.El propio proceso de aprendizaje estará condicionado con los ambientes en queéste se produzca, por lo que se debe buscar soluciones energéticamente más eficientesque aseguren la correcta construcción del proceso cognitivo.La optimización energética de las instalaciones de centros educativos ha debasarse en medidas de la eficiencia energética, la inclusión de energías renovables, elrespeto medioambiental y la sostenibilidad. Es preciso destacar la heterogeneidad de lasinstalaciones que se albergan bajo el concepto de centro educativo o docente, abarcandodesde universidades hasta guarderías pasando por colegios e institutos, contemplando nosolo la existencia de aulas y zonas de trabajo, sino de espacios como zonas comunes,aseos, vestuarios, cafeterías, gimnasios, etc.Si tenemos en cuenta que estos alumnos son la base en la que se fundamenta lasociedad del futuro, sería recomendable concienciar y educar sobre la necesidad de unplanteamiento sostenible del planeta en que vivimos, incluyendo labores de información yformación, tanto del alumnado como del personal docente y demás usuarios de estasinstalaciones.51

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©El artículo contiene una serie de enlaces a figuras, esquemas, vídeos y fotografíasque ilustran las tecnologías descritas en él.2-. SISTEMAS DE AHORRO DE AGUA Y ENERGÍAEn los centros docentes donde el respeto al uso y disfrute racional del agua y laenergía sea una de las prioridades, posibilitará una reducción de costes y será unagarantía para la sociedad, donde sus nuevas generaciones habrán observado, aprendidoy asumido roles de respeto para hacer el mejor uso posible de los recursos naturales.Hay que ser conscientes de la vinculación existente entre el consumo del agua y lademanda de energía, existiendo muchas personas que no terminan de comprender larelación cierta entre una y otra. Como ejemplo, el simple hecho de ducharnos, implica unbombeo del agua para que nos llegue con la presión adecuada (consumo de energíaeléctrica), un calentamiento del agua (consumo de gas), etc. En definitiva, necesitamos elagua para poder disfrutarla, por lo que si ahorramos agua, estaremos disminuyendo deforma paralela el consumo de energía.A continuación, se describirán las tecnologías y técnicas más destacadas quepermiten un ahorro de agua, que son fáciles de implementar y de rápida amortización:Perlizadores: Son dispositivos que se alojan roscados en el extremo del grifo porel cual sale el agua. Lo que hace es coger aire apoyándose en la presión del agua paramezclarlo con ésta y sustituir una parte de la misma por aire, lo que al practicarlojustamente en el punto de salida hace que el agua contenga unas gotas de aire en suinterior, parecidas a las perlas, de ahí su nombre, aparentando salir más agua de la querealmente sale. http://www.youtube.com/watch?v=wXzDNzu1C1ELas ventajas adicionales de los perlizadores son el ahorro de agua sin merma delconfort, aportando una mayor eficacia con los jabones, por su chorro burbujeante yvigoroso, a la vez que son anti-calcáreos, pudiendo ser sustituidos en cualquier griferíaexistente al estar disponibles en casi todos los tipos de rosca. Se consiguen ahorrosdesde un 50 % a un 85 % según el caso.Soluciones para grifería de volante: Este tipo de equipos está en desuso enobra nueva, aunque es fácil encontrarlos en edificios con más de 18 - 20 años, comomuchos centros educativos. Los problemas clásicos son los cierres inadecuados, por faltade estanqueidad en las zapatas de cierre, teniendo que apretarlos mucho para que nogoteen.Actualmente, existen técnicas para reconvertirlos en ecológicos, con la simplesustitución de la montura clásica de zapatas, por otra montura cerámica que permite laapertura y cierre del agua en un solo cuarto de vuelta, evitando los problemas de apriete ycierre inadecuados y las fugas y goteos constantes. El ahorro se cifra en un 10 %.Grifería monomando con maneta de apertura de caudal en dos tiempos oetapas: Está demostrado que más del 90 % de las veces que se va a utilizar un grifomonomando se levanta la maneta verticalmente hasta su tope, consumiendo el 100 % desu caudal. http://www.tehsa.com/images/Apt2T.jpg52

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©temporizado en uno electrónico, a menor coste que éste. Estas optimizaciones minimizanel consumo entre un 20 y un 40%.Grifos de detección por infrarrojos: Basan su ahorro en la detección de lasmanos mediante la emisión y detección por el rebote de rayos infrarrojos.Grifos termostáticos: Nos aportan ahorro de energía, ya que mezclan y ajustanel agua en las proporciones adecuadas de forma automática, ofreciendo agua a latemperatura demandada por el usuario. http://www.grifosbano.com/c/111-listcat/grifostermostaticos-serie-saona-infinity.jpgGrifos de infrarrojos termostáticos: Mezcla las anteriores tecnologías, dondecon un mando seleccionamos la temperatura y él solo activa y desactiva el suministro enfunción de la presencia del demandante.Grifos electrónicos temporizados táctiles: Aporta características de robustez,anti-vandalismo, temporización con cierre automático, con funciones como la activación ydesactivación a voluntad, etc.Equipos optimizadotes para duchas: A la hora de economizar el agua en laducha, suele ser más fácil actuar sobre la salida del agua que sobre la propia grifería.Para ello destacamos las siguientes acciones: podemos realizar cambios de alcachofas oregadera de ducha por otra eficiente de hidromasaje por turbulencias, intercalar en latoma un regulador de caudal, que tara el volumen que deja pasar por minuto, sin sacrificarel confort de la ducha. En el caso de los mangos de ducha, se intercala un reductorvolumétrico giratorio, que aumenta la vida del flexo, evitando torceduras y enredos. Porúltimo, en grifos de volante, se incorpora un interruptor de caudal, que disminuye el aguadurante el enjabonamiento, pero sin perder la temperatura de la mezcla obtenida.Dependiendo de la solución adoptada se generan ahorros comprendidos entre el 20 % yel 60 %.Grifería para cocinas: Uno de los puntos de mayor demanda de agua son lastorretas de prelavado o fregaderos de vajilla, donde suelen montarse grifos de alta presiónpara retirar los restos sólidos de la comida antes de pasarlos al lavavajillas.Es muy normal, por parte de los empleados, dejar correr el agua y marcharse arealizar otro trabajo, dejando los utensilios a limpiar debajo del chorro hasta que vuelvende nuevo, acto que hay que evitar por el descontrol del consumo.Para evitar esto se cuenta con las siguientes opciones: la eliminación de las anillasde retención de este tipo de griterías, obligando al empleado a tener pulsado el gatillopara que salga agua, evitando la salida continuada si no se tiene empuñada la ducha.Otra opción eficiente, es la sustitución del cabezal por otro regulable en caudal yecológico, que permite ajustar el consumo. También, para evitar fugas, es recomendableun cambio o mantenimiento de las torres de lavado y de los flexos de conexión. Estopuede llegar a ahorrar más del 40 % de agua.Fluxores para inodoros o WC: Los fluxores son grifos temporizados parainodoros. Utilizan el mismo principio de funcionamiento que éstos. Son instalaciones querequieren un mantenimiento para evitar obstrucciones en las tomas, consistiendo en un54

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©No obstante, si bien con esta medida se reduce en el circuito secundario latemperatura de impulsión en función de la temperatura exterior y en consecuenciatambién el consumo de energía, si la caldera continúa trabajando a una temperatura másalta de la necesaria, para protegerse contra la condensación ácida que se produce en suinterior con bajas temperaturas de agua en la caldera, continuará un importante derrocheenergético.El límite inferior de temperatura mínima de retorno de una caldera estácondicionado por la temperatura del punto de rocío de los productos de la combustión,valor en el cual el vapor de agua producido durante la combustión condensa y humedecela superficie de intercambio térmica del cuerpo de la caldera. La condensación del vaporde agua en el interior de la caldera no representa un serio problema a corto plazo, pero encombinación con otros elementos de la combustión, tales como el azufre presente en elgasóleo, se obtiene anhídrido sulfuroso y ácido sulfúrico, extremadamente agresivos ycorrosivos. En el caso del gas natural, la condensación producirá ácido carbónico,también altamente corrosivo.Para poder adaptar la temperatura de funcionamiento a las necesidades reales dela instalación también en el circuito primario ya desde la propia caldera y reducir así laspérdidas, se hizo necesario desarrollar nuevas tecnologías que permitieran trabajar conbajas temperaturas de retorno sin riesgo de condensaciones ácidas. Destacamos lassiguientes tecnologías de calefacción:Calderas de baja temperatura: Funcionan con gasóleo. El secreto de sufuncionamiento se basa en que son ultrasensibles tanto a la demanda de calor que hay enla vivienda como a las condiciones de temperatura del exterior de la casa,autorregulándose de forma muy exacta. Una caldera convencional sólo puede estarencendida o apagada, da igual la demanda de calor que haya. Una de baja temperaturapuede producir agua caliente en modo estacionario, algo así como el stand by de lacaldera. http://www.soliclima.es/img/calderas-baja-temperatura.jpgDe esta forma se consigue aprovechar al máximo el calor generado, se reducenlas pérdidas, el consumo de combustible y la emisión de gases. Pueden calentar, porejemplo, agua a 40º C para uso sanitario o calefacción para suelo radiante en modoestacionario. Poseen un rendimiento estacionario cercano al 95%, con lo que se consigueun ahorro energético y económico que oscila entre el 20 y el 30% en comparación conuna caldera convencional.Calderas de gas de condensación: Las calderas de condensación son calderasde alto rendimiento, basadas en el aprovechamiento del calor de condensación de loshumos de la combustión. Esta tecnología aprovecha el vapor de agua que se produce enlos gases de combustión y lo devuelve en estado líquido.Con una caldera clásica de tipo atmosférico, una parte no despreciable del calorlatente es evacuada por los humos, lo que implica una temperatura muy elevada de losproductos de combustión del orden de 150° C. La utilización de una caldera decondensación permite recuperar una parte muy grande de ese calor latente y estarecuperación de la energía reduce considerablemente la temperatura de los gases decombustión para devolverle valores del orden de 65° C limitando así las emisiones degases contaminantes.56

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©En comparación con las calderas convencionales, gracias a esta tecnología seconsigue un ahorro de hasta el 30% en el consumo de energía y se reducen, hasta en un70%, las emisiones de óxido de nitrógeno (NO x ) y dióxido de carbono (CO 2 ).4-. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA: AGUA CALIENTE SANITARIA (ACS) Y APOYO ACALEFACCIÓNEl Sol es una gran fuente de energía no aprovechada en su totalidad, aunqueactualmente se han conseguido desarrollar tecnologías capaces de aprovechar laradiación solar de forma que ésta puede competir con los combustibles convencionales,para la obtención de energía térmica, sobre todo cuando se trata de producir ACS contemperaturas entre 45º y 60º C. En estos casos la fiabilidad de las instalaciones y de suscomponentes, los ahorros conseguidos y su amortización, han sido probadas en múltiplesocasiones.Este tipo de instalaciones en centros educativos tiene uno de sus pilares en lautilización del Sol para desarrollar actividades diarias como duchas en gimnasios, apoyoal sistema de calefacción, ACS, etc. La utilización del Sol para reducir los consumos delos combustibles representa, una buena oportunidad de reducir la factura energética,sirviendo de muestra del compromiso de este tipo de instalaciones con la protección delmedio ambiente.En el diseño de un sistema solar térmico hay que tener en cuenta la correctaselección de los distintos elementos de cada subsistema, destacando principalmente lossiguientes: http://www.luzverde.org/main3.4.jpgSubsistema de captación: El colector solar térmico es el encargado de captar laradiación solar y convertir su energía en energía térmica, de manera que se calienta elfluido de trabajo que ellos contienen. Los criterios básicos de selección son: productividadenergética a la temperatura de trabajo, durabilidad y calidad, posibilidades de integraciónarquitectónica y la fabricación y reciclado no contaminante.Subsistema de acumulación: La energía del Sol no nos llega en el momento quela necesitamos, sino repartida durante todas las horas de sol. Sin embargo, el consumode las instalaciones varía en función de su uso, el ACS tendrá picos de consumo, lacalefacción funcionará unas horas y sólo en invierno, etc. Está constituido por un depósitode agua caliente hasta que se precise su uso.Subsistema de intercambio: Para conseguir acoplar la producción del sistemasolar con el consumo de la instalación, el fluido se calienta a su paso por los colectores yse enfría cuando pasa a través de un circuito de intercambio, transmitiendo calor al aguade consumo, el agua caliente queda almacenada en el acumulador lista para serconsumida.Subsistema de regulación y control: Fundamentalmente se encarga deasegurar el correcto funcionamiento del equipo, para proporcionar un adecuado serviciode agua caliente y aprovechar la máxima energía solar térmica posible. Incorporandistintos elementos de protección de la instalación.57

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©Subsistema de energía auxiliar: Se utiliza para completar el aporte solar parasuministrar la energía necesaria para cubrir la demanda prevista, garantizando lacontinuidad del suministro de agua caliente en los casos de escasa radiación solar oconsumo superior al previsto.Subsistema de transporte de energía: Es un circuito hidráulico constituido portuberías, bombas, válvulas, etc., que se encarga de conducir el movimiento del fluidocaliente desde el sistema de captación hasta el sistema de acumulación y desde éste a lared de consumo.5-. GEOTERMIA POR AGUA Y AIRE EN CENTROS DOCENTES. CALIDADAMBIENTAL Y EFICIENCIA ENERGÉTICA EN VENTILACIÓN Y CLIMATIZACIÓNLa energía geotérmica es una de las fuentes renovables menos conocida. Cuentacon un potencial muy importante y se plantea como una opción con fuerte impulso yelevadas garantías para el futuro. La energía geotérmica es la energía almacenada enforma de calor por debajo de la superficie sólida de la Tierra. Se renueva comoconsecuencia del flujo de calor geotérmico, que asciende desde el interior del planeta y dela radiación solar que calienta la superficie del suelo.El objetivo de la geotermia es el aprovechamiento de esa energía calorífica delinterior de la Tierra. La geotermia somera, para temperas muy bajas (por debajo de los 25ºC), está especialmente indicada para la climatización (frío/calor) de todo tipo de edificios.Es aplicable tanto para edificación nueva como existente.Conocemos que la contaminación atmosférica al aire libre puede dañar la salud.Sin embargo, la mayoría, no sabemos que la contaminación del aire en los espaciosinteriores puede tener también un impacto significativo, ya que los niveles de agentescontaminantes en espacios interiores pueden ser de 2 a 5 veces superiores que al airelibre. http://www.soliclima.com/imagenes/esquema_geotermia.jpgLa buena calidad del aire interior en los centros educativos es un componentefundamental para conseguir un ambiente interior sano, se busca un ambiente quecontribuya a la mejora del aprendizaje de los estudiantes, a la mejora de la productividadde los profesores y el personal, y a una sensación general de confort, salud y bienestar.Una buena gestión de la calidad del aire incluye el control de los agentescontaminantes, de la introducción y distribución interior de la cantidad adecuada de airede renovación, y el mantenimiento de una temperatura y un grado de humedadadecuados.Los alumnos pueden ser especialmente susceptibles a la contaminaciónambiental, siendo más alta en éstos que en los adultos. Además de los aspectos físicos yfisiológicos, hay aspectos ambientales singulares como una alta densidad de ocupación,existe una amplia variedad de fuentes potenciales de agentes contaminantes, incluyendomateriales para actividades científicas, productos de limpieza, gases procedentes decalderas, partículas en suspensión, etc.58

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©El intercambio geotérmico permite resolver con enorme eficiencia energéticafactores fundamentales como el confort, la salud, la calidad del aire y la climatización delos centros escolares. Se describen dos metodologías de esta energía renovable:- Pretratamiento del aire de renovación con intercambiadores geotérmicostierra/aire. Eficiencia energética en la ventilación y calidad del aire: Losintercambiadores geotérmicos entre el aire de renovación y el terreno son dispositivos queaprovechan la capacidad térmica de los suelos para el acondicionamiento térmico del airede aportación. En centros docentes donde se demanda una excelente ventilación paraasegurar la calidad del aire, este pretratamiento térmico permite importante ahorrosenergéticos y económicos, entre el 20 y el 25 % del total de energía y costes asociados ala climatización.La Tierra a partir de 15 metros de profundidad, se encuentra a una temperaturaprácticamente constante a lo largo del año, variando entre 10º y 20º C según la época delaño, mientras que el aire exterior puede variar de – 5º a + 45º C en la climatologíaespañola. Un intercambiador tierra/aire explotará esta condición de temperatura casiconstante, es decir, el aire en vez de introducirse directamente desde el exterior, vacirculara a través de un colector enterrado, en contacto con el suelo para el intercambiode calor. El objetivo es que el aire a la salida del colector esté a una temperatura próximaa la del terreno.Durante el funcionamiento en invierno el intercambiador tierra/aire conducirá pormedio de una red de distribución de aire conectada al colector enterrado, un aire máscaliente que el aire del exterior, mediante medios mecánicos, por medio de un ventiladorque se acciona cuando la calidad del aire interior exige aportes complementarios de aireexterior para la renovación.En verano, el intercambiador se aplicará al refrescamiento del aire de aportación.La aportación de aire, a unos 20º C, permite limitar la subida de las temperaturas,permitiendo la refrigeración sin modificar la instalación de invierno para que funcione enverano.Los ahorros están en función de las características de los edificios (antiguo,reciente, en rehabilitación), del método de difusión del calor (convección o radiación),tiene un consumo eléctrico escaso y recupera por término medio diez veces más energíade la que consume, no disminuye la higrometría y no reseca el aire.- Climatización con intercambio geotérmico tierra/agua, bomba de calorgeotérmica y estructuras termoactivas. Eficiencia energética en la climatización yen la transferencia de energía: Este sistema se basa en la utilización de las capacidadesinerciales del terreno y de masa construida de los edificios para transferir energía entreambos medios con muy bajo consumo y enorme eficiencia. El intercambio geotérmicopermite la utilización inercial del terreno y de la masa construida de los edificios y de lainfraestructura, para la acumulación de grandes cantidades de energía térmica conpotencias bajas y bandas moderadas de temperatura.Se trata de sistemas que transfieren y extraen calor de los edificios paracalefactarlos y refrigerarlos, utilizando la masa de los elementos estructurales,fundamentalmente los forjados y losas que son elementos extensos con capacidad de59

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©interacción radiante con los usuarios en toda su superficie y en una altura que se ajustaperfectamente a la zona de actividad.Los sistemas radiantes de temperatura moderada en los que la masa de hormigónde soleras y forjados operan como acumulador inercial y dispositivo de transferencia,interactúan como un mecanismo de transferencia energética radiante, sano y mucho másadecuado con la fisiología del alumnado que los sistemas convectivos y radiantestradicionales. Estos sistemas no deben plantearse como accesorios a los sistemasconvencionales, sino como una alternativa plena a los mismos.Los elementos termoactivables de captación geotérmica usados son las pantallasdiscontinuas de pilotes, los muros pantalla, losas de cimentación termoactivadas, pilotesgeotérmicos, intercambiadores horizontales y verticales, etc. Con ellos es posible construirun nuevo edificio enterrado, dotado ya desde el origen de los dispositivos que le permiteactuar como intercambiador o termoactivador de edificios.La transferencia de energía desde la infraestructura que intercambia energía conel terreno, al espacio interior de los edificios se realiza por medio de una bomba de caloragua/agua que mueve la energía entre los dos focos de calor, con un consumo de energíaeléctrica. Cuanto menor sea el salto térmico entre el medio servidor y el servido por elintercambio energético, menor será la cantidad de energía eléctrica que consumirá labomba de calor geotérmica para realizar su trabajo.La correcta elección del rango de temperaturas y los sistemas de transferenciaenergética en los circuitos primario y secundario, puede posibilitar en determinadosmomentos del año, que la transferencia de energía se produzca sin la intervención de labomba geotérmica, funcionando por libre circulación del fluido, con un gasto de energíavirtualmente nulo. http://www.iftec.es/img/bcg.png6-. ILUMINACIÓNLa iluminación representa, aproximadamente, y por término medio el 35 % delconsumo eléctrico dentro de un centro docente, dependiendo este porcentaje de factorescomo el tamaño, aportación de luz natural, de la zona de ubicación y del uso de cadaestancia dentro de la instalación. Por tanto, cualquier medida de ahorro energético tendráuna repercusión importante en los costes por este concepto.Se estima que podrían lograrse ahorros comprendidos entre el 20 % y el 85 % enel consumo eléctrico del alumbrado, gracias a la utilización de componentes máseficientes, al empleo de sistemas de control y al aprovechamiento de la aportación de laluz natural.Existe un amplio rango de medidas para reducir el consumo energético en unainstalación de alumbrado, destacando las siguientes:- Aprovechamiento de la luz natural, control y regulación: Para un máximoaprovechamiento de la utilización de la luz natural es importante asegurar que lailuminación artificial se apague cuando el aporte de luz natural alcance una iluminaciónadecuada. Esto se consigue usando sistemas de control apropiados, pudiendo requerir uncierto nivel de automatización.60

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©Un buen sistema de control de alumbrado mediante interruptores horarios,detectores de presencia, crepusculares, etc., asegura una iluminación adecuada mientrassea necesario, durante el tiempo que se precise. Con un sistema de control de alumbradoapropiado pueden obtenerse sustanciales mejoras en la eficiencia energética de lailuminación de un centro docente, además de mantenerse los niveles óptimos de luz enfunción de los usos de los espacios, momento del día y ocupación.- Aportación de luz natural mediante tubos de luz: Los tubos de luz estánbasados en unas claraboyas situadas en las cubiertas, que pueden ser planas oinclinadas, y fachadas de las edificaciones y unos conductos altamente reflectantes quetransportan la luz solar al interior de los edificios, hasta espacios oscuros o sin ventanas,disfrutando de las indiscutibles ventajas de la luz natural. El resultado son espaciosluminosos gracias a la luz natural del Sol y el ahorro de energía al utilizar una fuentegratuita y sostenible.El tubo de luz está formado cúpulas que pueden ser de plástico o de cristal, espreferible esta última opción. Las cúpulas o lucernarios son de forma circular, pudiendoestar fabricadas con doble cristal, con cámara de aire interior anticondensación,mejorando el aislamiento térmico, poseen una junta estanca consiguiendo un altoaislamiento acústico. El cristal es de alta dureza no rayándose al limpiarlo o manipularlo,conservando sus propiedades lumínicas y logrando una alta resistencia mecánica alimpacto. http://espaciosolar.com/img_v1/ES_tubos_fq_1.jpgEn el interior de la cúpula hay un sistema de captación de la luz del Sol, siendoreflejada al interior de un conducto. Éste puede ser rígido o flexible, atravesando el edificiodesde la cubierta o la fachada hasta el techo del espacio que se desee iluminar. Puedeser laminado en plástico o, incluso ser de aluminio con un tratamiento superficial en plata,haciéndolos súper-reflectantes frente a los de plástico. Además, pueden transferir la luzsolar a una distancia superior a los veinte metros.El tubo (o tubos según la superficie necesaria a iluminar) una vez que llega a laestancia se cierra mediante un difusor para la distribución de la luz natural. Estosdifusores cuentan con protección selectiva a rayos UV. Durante las horas que no esposible obtener luz solar, puede añadirse un kit de iluminación artificial mediantetecnología led en el interior del tubo, pudiendo estar alimentado mediante paneles solaresfotovoltaicos.- Aportación de luz natural mediante fibra óptica: Si un conducto de sol no esposible, puede transportarse la luz solar mediante cables de fibra óptica. La luz naturalresultante puede ser difusa o concentrada.Es un sistema que capta la luz solar mediante paneles situados en la cubierta delos edificios, y la transporta hasta veinte metros de distancia utilizando cables de fibraóptica. http://espaciosolar.com/img_v1/ES_fibra_2_172x121.jpg. Una vez dentro deledificio los cables de fibra óptica pueden ramificarse proporcionando múltiples “puntos desol” dentro del espacio a iluminar.Como la luz solar captada no se acumula en el interior de los cables de fibraóptica, el sol que vemos salir por el extremo del cable el mismo que entra por el extremosuperior, pudiéndose percibir el paso de una nube o si ya está oscureciendo en el exterior61

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©y la sensación lumínica es la de la luz solar. El proceso es sostenible y eficienteenergéticamente, ya que los paneles, la fibra óptica y la energía aportada por los rayossolares hacen todo el trabajo.- Sustitución de luminarias: La luminaria es el elemento donde va instalada lalámpara y su función principal es la de distribuir la luz producida por la fuente luminosa dela forma más adecuada a las necesidades.Las luminarias modernas contienen sistemas reflectores cuidadosamentediseñados para dirigir la luz de las lámparas en la dirección deseada. Por tanto, laremodelación de antiguas instalaciones de centros docentes, utilizando luminarias deelevado rendimiento, conlleva un sustancial ahorro energético, así como una mejora delas condiciones visuales.- Empleo de balastos electrónicos en tubos fluorescentes: Las lámparasfluorescentes son generalmente las más utilizadas en los centros educativos. Este tipo delámparas necesita de unos elementos auxiliares, que ceban el tubo y regulan la intensidadde paso de la corriente para su encendido, son el cebador y la reactancia o balasto. Elencendido de estos tubos no es inmediato, y esto supone que sólo la acción de conectarlorealiza un consumo eléctrico equivalente a varios minutos de funcionamiento del tubofluorescente.Los balastos electrónicos mejoran la eficiencia de la lámpara, mejoran el confortreduciendo la fatiga visual ya que evitan el efecto estroboscópico, optimizan el factor depotencia, proporcionan un arranque instantáneo, incrementan la vida de la lámpara, noproducen zumbidos y permiten regular el flujo luminoso de la lámpara.- Empleo de lámparas fluorescentes compactas y tubos fluorescentes debajo consumo: Las lámparas fluorescentes compactas resultan muy adecuadas para lasustitución de las lámparas de incandescencia tradicionales (en desuso y casidesaparecidas), así como las lámparas halógenas, pues presenta una reducción delahorro energético del orden del 80 %, así como un aumento en la duración de la lámparade entre 5 y 10 veces respecto a las lámparas halógenas e incandescentesrespectivamente.Los tubos fluorescentes de bajo consumo son tubos que sustituyen a los tubostradicionales, desconectando el cebador. Si es posible, se recomienda quitar la reactanciaelectromagnética para un ahorro máximo, por lo que son tubos que se conectandirectamente a la red e incorporan su propio balasto electrónico. Permiten ahorros de másdel 50 %. No son tubos LED, ya que éstos producen una luz puntual y deslumbrante,mientras que los tubos de bajo consumo producen una luz más distribuida.http://www.futursun.com/futurtub.asp. En este enlace se puede comprobar el ahorro quetendríamos si sustituimos los tubos convencionales de cualquier aula, por este tipo detubos de bajo consumo. Hay que introducir el número de tubos de dicho aula, su medidaen cm., su potencia y el número de horas de funcionamiento al día y número de días alaño.- Iluminación mediante tecnología LED: Otra opción para reducir el gastoenergético en instalaciones de iluminación es reemplazar las lámparas y luminarias demayor número de horas de iluminación por la tecnología LED. Con esta solución se62

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©reduce de forma considerable el consumo de los circuitos de alumbrado, incrementándosela vida útil del nuevo alumbrado y reduciéndose de forma notable el gasto enmantenimiento.Los LED (Diodos emisores de luz-Light Emitting Diodes-) son lámparas en estadosólido construidas a base de semiconductores, que no poseen ni filamento ni gas, niampolla de vidrio. El LED es un semiconductor unido a dos terminales, cátodo y ánodo,recubierto por una resina epoxi transparente. Cuando se hace circular corriente continuapor el LED, éste produce luz gracias a efecto de electroluminiscencia.Las ventajas que presentan este tipo de lámparas son su alta eficacia luminosa,posibilidad de fabricarlas de todos los colores, generan muy poco calor, son resistentes agolpes y vibraciones y tienen una larga vida (de 50.000 a 100.000 horas)7-. INSTALACIONES SOLARES FOTOVOLTAICASLa energía solar fotovoltaica no debería faltar como tema formativo en un centroeducativo, donde los alumnos deben saber que existe una forma muy sencilla de generarelectricidad, con la simple exposición de una superficie al Sol, que esa generación seproduce sin ruidos, sin emisión de gases o sustancias contaminantes, con un máximorespeto al medio ambiente. Si el centro cuenta de algún sistema fotovoltaico, del tamañoque sea, para demostrar el funcionamiento de esta, contribuye de forma muy eficaz alograr esa formación. Existen dos tipos de instalaciones solares fotovoltaicas:- Sistemas aislados de energía solar fotovoltaica: gracias a estatecnología podemos disponer de electricidad en lugares alejados de la red dedistribución eléctrica. De esta manera, podemos suministrar electricidad a casasde campo, refugios de montaña, bombeos de agua, instalaciones ganaderas,sistemas de iluminación o balizamiento, sistemas de comunicaciones, etc. Lossistemas aislados se componen principalmente de captación de energía solarmediante paneles solares fotovoltaicos, un regulador que controla la carga ydescarga del acumulador, y almacenamiento de la energía eléctrica generada porlos paneles en acumuladores o baterías.Este tipo de instalaciones, generalmente de pequeño tamaño, podríanrealizarse a efectos formativos, de demostración o laboratorio. Es usual verlos encentros con ciclos formativos que estudian y montan estos sistemas siendoutilizados para la iluminación de sus propias aulas.- Sistemas fotovoltaicos conectados a red: esta aplicación consiste engenerar electricidad mediante paneles solares fotovoltaicos e inyectarladirectamente a la red de distribución eléctrica. Actualmente, en países comoEspaña, las compañías de distribución eléctrica están obligadas por ley a comprarla energía inyectada a su red por estas centrales fotovoltaicas. El precio de ventade la energía también está fijado por ley de manera que se incentiva la producciónde electricidad solar al resultar estas instalaciones amortizables en un periodo de63

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©tiempo que puede oscilar entre los 8 y 10 años.http://www.granadasolar.com/img/huertos-solares-urbanos.jpgEl sistema fotovoltaico conectado a la red eléctrica lo conforman,principalmente, los siguientes elementos:• Paneles fotovoltaicos: Son los encargados de transformar la energía deSol en electricidad de forma directa.• Onduladores o inversores: Se encargan de transformar la corrientecontinua generada por los paneles en corriente alterna apta para su inyección a lared eléctrica.• Protecciones: El inversor debe incorporar algunas protecciones comodispositivos de corte (interruptor automático), limitadores de tensión máxima ymínima, Limitadores de frecuencia máxima y mínima, protecciones contracontactos directos e indirectos, contra sobrecarga y contra cortocircuito.• Contadores: Es necesario dos contadores ubicados entre el inversor y lared eléctrica, uno para cuantificar la energía que se genera e inyecta a la red yotro que cuantifica el consumo propio de la instalación.• Cableado y soportes: El cableado es el medio por el cual la corrienteeléctrica circula, mientras que los soportes tienen como misión la fijación de lospaneles fotovoltaicos. Estos pueden quedar fijos o hacer un seguimiento del Sol(seguidores solares).8-. ASCENSORES DE ÚLTIMA GENERACIÓN. SOLUCION ENERGÉTICAMENTEEFICIENTEDentro del consumo energético en general, uno de los más importantes es elrealizado en el interior de los edificios y, en particular, el de los ascensores. Reducir esteconsumo es responsabilidad de todos aquellos que participan en el diseño, laconstrucción el uso y la conservación de edificios. Los ascensores de última generaciónes una alternativa, basada en la eficiencia en el uso de la energía, para dejar decontaminar o contaminar menos, así como la adaptación de los mismos en edificiosexistentes para mejorar las condiciones de accesibilidad.En la actualidad, y según su sistema de tracción, la mayoría de ascensoresinstalados son de los tres tipos siguientes:• Ascensores hidráulicos: la cabina se mueve empujada por un pistón alimentadocon aceite a presión por una central hidráulica. Carecen de contrapeso, consumiendo unagran cantidad de energía al subir. Sin embargo, el consumo al bajar es prácticamentenulo. La energía que se consume en el ascenso hace desaconsejable este tipo deascensores.64

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©• Ascensores eléctricos de una o dos velocidades: El control es básico: alimentar ono el motor. Los movimientos de arranque y parada son muy bruscos en el caso demotores de una velocidad, suavizándose un poco al incluir una velocidad intermedia (dosvelocidades) antes de parar o alcanzar la velocidad de viaje. En ambos casos, senecesitan elevados picos de energía para iniciar el movimiento y el confort del viajero espésimo.• Ascensores eléctricos de velocidad variable: Se controla la frecuencia y tensiónde alimentación del motor eléctrico, consiguiendo variar suavemente la velocidad paraque la cabina arranque y frene progresivamente.Los ascensores convencionales se distinguen pos sus cables de tracción de acerotrenzado, maquina de engranajes, iluminación permanente en la cabina, el desperdicio deenergía no utilizada y por usar motores de elevada potencia nominal.La concienciación medioambiental ha favorecido la aparición de los denominadosascensores “verdes” o de “última generación”, cuyo criterio de diseño busca la eficienciaenergética minimizando el consumo de energía para su funcionamiento. Un ascensor esenergéticamente eficiente cuando la mayoría de sus componentes minimizan el consumode energía, el espacio ocupado, los ruidos y las vibraciones. Las principalescaracterísticas son:- Utilizan máquinas de un solo eje, donde el control de la tensión y de frecuenciade alimentación de su motor eléctrico permite eliminar el engranaje reductor, norequiriendo por ello aceites lubricantes. No necesita grandes intensidades de arranque, altener menores potencias nominales, por tanto, la potencia a contratar será menor.Permiten un mayor confort de viaje, con precisiones de parada de ± 3 mm.- Son sistemas regenerativos de energía aprovechando el comportamiento delmotor eléctrico según la dirección del viaje y la carga en la cabina. Cuando la carga encabina es favorable respecto a la dirección de viaje, el motor eléctrico del ascensor actúacomo generador, produciendo energía eléctrica. Esta puede devolverse a la red, o serutilizada para alimentar dispositivos del edificio, ascensor incluido, ya que el sistema dered se puede combinar con un conjunto de baterías recargables.- Los clásicos cables de acero se están sustituyendo por otros de muy pequeñodiámetro o por otras soluciones de mayor flexibilidad. Suelen ser cables redondos dematerial sintético (aramidas, kevlar, etc.), o cintas planas compuestas por hilos de acerotrenzado recubiertos con algún polímero. Al existir menos fricción, las cintas no necesitanlubricación, tienen el triple de vida útil y su recubrimiento permite un funcionamiento mássilencioso y con menores vibraciones. Como el radio mínimo de curvatura de estos cableses hasta ocho veces menor que el de un cable trenzado clásico, la polea motriz necesariaes de menor diámetro, lo que posibilita construir máquinas de tamaño y potencia menorespara conseguir las mismas prestaciones.- Los nuevos medios de suspensión y tracción facilitan reducir los componentesdel ascensor permitiendo a éste y a dichos componentes la instalación dentro de supropio hueco, eliminando el típico cuarto de máquinas y haciendo posible instalar deforma más fácil ascensores en edificios existentes, mejorando la accesibilidad al interiorde los mismos.65

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©- Estos ascensores tienen sistemas de apagado automático de la luz de cabina sino se están usando, lográndose ahorros considerables en el consumo eléctrico.9-. INMÓTICA EN CENTROS EDUCATIVOSLa domótica permite el control de todas las variables presentes en las diferentespartes de una vivienda para su gestión energética, la mejora del confort, la seguridad y lasinstalaciones. http://www.guia-urbana.com/img/concepto-de-inmotica.jpg. Esta tecnologíarecibe el nombre de inmótica cuando se instala en un edificio del sector terciario(guardería, escuela, instituto, universidad,…). Los sistemas inmóticos son instalablestanto en edificios nuevos como ya existentes.Los objetivos básicos de la inmótica aplicada a centros docentes están dirigidosprincipalmente al ahorro energético, la seguridad y protección de los alumnos, además dehumanizar el trabajo del personal, prolongar la vida útil de los equipos y aumentar laeficacia y la eficiencia de la gestión del edificio.Una de las grandes ventajas de la instalación de un sistema inmótico es laoptimización del ahorro energético. Existen estudios que demuestran que un sistemainmótico adecuado, permite ahorrar entre un 20 y 40 % de la energía consumida. Lainversión puede amortizarse en un periodo medio de tres años.En un centro educativo es básico integrar las diferentes instalaciones de modoque sean controladas por un único sistema, y éste sea online. Un sistema online consisteen que todos los dispositivos puedan ser supervisados en tiempo real mediante un Bus yuna central de control. Si se instalan equipos de control autónomos se pierden todas lasposibilidades de gestión y mantenimiento del centro.Un sistema inmótico se divide en dos subsistemas, el BMS (Building managementSystem -Sistema de gestión de edificios-) y el RMS (Room Management System -Sistemade gestión de estancias-). El BMS controla la infraestructura y las zonas comunes deledificio, mientras que el RMS controla el funcionamiento de cada una de las aulas.Un sistema inmótico para centros docentes debe ser distribuido de manera quecada aula disponga de uno o varios dispositivos que se encarguen del control local de laestancia. Estos nodos se unen por un solo Bus o cable de comunicaciones. Cada una delas plantas debe ser aislada con un router para controlar el tráfico de red, dotar de mayorrobustez al sistema y facilitar las tareas de mantenimiento.Descripción del Building Management System (BMS): Las instalacionescomunes del edificio deben comunicarse con el sistema inmótico mediante pasarelascompatibles con el sistema BMS o puertos serie (RS-232). Las acciones que puedenrealizarse son las siguientes:• Control de cuadros eléctricos: Se deben monitorizar todos los circuitos que seconsideren importantes para el buen funcionamiento del centro. En el momento en que acualquiera de esos circuitos le falte tensión, el servicio inmótico informará al servicio demantenimiento de la ubicación del fallo eléctrico.66

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©• Control de la iluminación: El control de la iluminación de las zonas comunes(baños, pasillos, escaleras etc.) se puede realizar en función del nivel de luz exterior y delos sensores de detección de movimiento.• Control de los sistemas de ventilación: La ventilación de todas las zonascomunes se regula en función de sensores de CO 2 y de calidad del aire.• Control de los sistemas de producción de frío/calor: El sistema BMS debecomunicarse con este sistema para controlar y monitorizar los parámetros básicos, talescomo temperaturas de consigna, apertura y cierre de válvulas, activación y desactivaciónde bombas, etc.• Integración del sistema de incendios: El sistema de incendios por ley debe sercompletamente independiente al sistema inmótico. Mediante un puerto RS-232 o porcontactos libres de tensión, la central de incendios puede informar al sistema BMS de lasalarmas de incendio producidas para actuar en la desconexión de la climatización y noavivar las llamas, ventilara las vías de evacuación, deshabilitar ascensores, dirigirmediante la iluminación a las personas hacía las vías de escape, extinción del incendiomediante rociadores, etc.• Integración del sistema de ascensores: Se puede instalar un control de accesospara gestionar el uso de los mismos. En caso de incendios se deshabilitan y se bajan a laplanta baja.• Alarmas técnicas: El sistema inmótico supervisa todas las posibles alarmas ymonitoriza las horas de funcionamiento de todos los equipos para el control y larealización del mantenimiento.• El sistema BMS realiza una medición de consumos eléctricos que permite evitarla sanción de las compañías eléctricas por sobreconsumo, optimizando la contratación depotencia, permite medir el consumo de agua y gas para ayudar a la gestión eficiente delcentro• Comunicación con Internet: A nivel de comunicaciones, es importante introducirun dispositivo de comunicación con Internet para que el encargado de la instalaciónpueda realizar mantenimiento, reparaciones y actualizaciones a distancia.Descripción del Room Management System (RMS): Este sistema realiza elcontrol autónomo de cada estancia, supervisando y controlando los parámetros generalesdesde el centro de control. Para dar mayor robustez al sistema se debe realizar unainstalación que no dependa de la comunicación de red para el funcionamiento de lasaulas. En caso de fallo de red se pierde la comunicación entre el centro de control y lasaulas, pero todas ellas siguen funcionando en modo autónomo sin causar molestias.Cuando se produce una avería no es necesario analizar la red, ya que se localiza confacilidad debido a que se encontrará en dispositivos del aula problemática. Algunasoperaciones que realiza este sistema son:• Control de accesos: El control de accesos a una clase se suele realizar por mediode tarjetas magnéticas o de proximidad personalizadas.67

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©• Control de la iluminación: Cuando los alumnos no se encuentran en el aula, lailuminación y otros receptores eléctricos se pueden apagar a través de un contactor, queactúa en función de detectores de presencia y detectores de luminosidad. Este controltiene dos finalidades, el consumo de energía eléctrica sin control, por un lado, y lasensación de confort que se transmite, por otro.• Control de la climatización: El centro de control impone un rango detemperaturas de actuación, para evitar abusos por parte del usuario. Se calcula que porgrado térmico restringido, se ahorra un 7 % de energía.• Control de toldos y persianas: La integración de toldos y persianas en el sistemade control, tiene por objeto mejorar el confort, ahorrar energía y alargar la vida útil de lospropios toldos.En verano persianas y toldos se bajan por el día si la temperatura exterior esmayor que la fijada para proteger las aulas del sol y disminuyan las necesidades declimatización.La lluvia y el viento son registrados por distintos sensores, de manera que, lostoldos se recogen en caso de que llueva para que no se pudran o en caso de viento fuertepara que no se rompan.• Sistemas de alarmas: En el caso de suministro eléctrico en el aula,inmediatamente se activa una alarma en el centro de control. Esta alarma tiene por objetoque el fallo eléctrico sea atendido rápidamente.En los aseos se instalan sondas de agua para detectar posibles inundaciones ycortar el suministro de agua con actuadores de corte.10-. WEBGRAFÍAhttp://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/Guia-de-Ahorro-y-Eficiencia-Energetica-en-Centros-Docentes-fenercom-2011.pdfhttp://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga?file=/documentos_11046_Guia_Practica_Energia_3_Ed.rev_y_actualizada_A2011_01c2c901.pdfhttp://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/Guia-de-Auditorias-Energeticas-en-Centros-Docentes-fenercom-2010.pdfhttp://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/Guia-Basica-Calderas-Condensacion-2009-fenercom.pdfhttp://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/Sistemas-eficientes-de-climatizacion-y-usode-energias-renovables-fenercom-2011.pdfhttp://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/guia-de-integracion-solar-fotovoltaica.pdfhttp://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/guia-de-la-energia-geotermica.pdf68

Propuestas para mejorar la eficiencia energética en centros educativos– Juan Carlos Berrocal Melado – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/la-domotica-como-solucion-de-futurofenercom.pdfhttp://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/la-energia-del-hoy-y-del-manianafenercom.pdfhttp://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/guia-tecnica-de-iluminacion-eficiente-sectorresidencial-y-terciario-fenercom.pdfhttp://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga?file=/documentos_5573_GT_iluminacion_centros_docentes_01_6803da23.pdfhttp://www.granadasolar.comhttp://espaciosolar.comhttp://www.soliclima.comhttp://www.luzverde.orghttp://www.tehsa.comhttp://www.grifosbano.comhttp://www.ecologicbarna.comhttp://www.futursun.comhttp://www.cuidatumundo.comhttp://www.iftec.eshttp://www.guia-urbana.com69