Buenas practicas para conseguir una iluminación eficiente

De forma general existen una serie de buenas prácticas que pueden ayudar a conseguir una instalación de iluminación más eficiente.

Estas buenas practicas se han se considerar a modo de consejos y recomendaciones generales. 
Para conseguir un resultado óptimo siempre es más aconsejable realizar un diagnóstico o una auditoria energetica particularizada sobre el edificio, con la que se conseguirá un nivel de efeciciencia más acorde con sus posibilidades.

Sector terciario

• Aprovechar al máximo la iluminación natural mediante la instalación de cedulas fotosensibles que regulen la iluminación artificial en función de la cantidad de luz natural, o independizando los circuitos de las lámparas próximas a las ventanas o claraboyas.

• Establecer circuitos independientes de iluminación para zonificar la instalación en función de sus usos y diferentes horarios

• Instalar un control centralizado permite ahorrar energía mediante la adecuación de la demanda y el consumo, además de efectuar un registro y control que afecta tanto a la calidad como a la gestión de la energía consumida.
• Instalar interruptores temporizados en zonas de uso esporádico como pueden ser los baños. Este tipo de interruptor evita los problemas de que estén las luces encendidas en un lugar donde no hay nadie.
• Instalar detectores de presencia temporizados en los lugares menos frecuentados (pasillos, servicios almacenes, etc…)
• Instalar programadores horarios que apaguen o enciendan las luces a una determinada hora.
• En función de cuales sean las necesidades de iluminación se deben de elegir las lámparas que aporten una mayor eficiencia energética
• En el caso de lámparas tubulares fluorescentes convencionales se puede ahorrar un 30% de energía utilizando balastos electrónicos las cuales alargan la vida de las lámparas un 50%, consiguiendo una iluminación más agradable y confortable
• Realizar un mantenimiento preventivo programado de la instalación en la que se limpien las fuentes de luz y las luminarias y se reemplacen las lámparas en función de la vida útil indicada por los fabricantes. 

Sector residencial

• Aprovechar al máximo la iluminación natural.

• Utilizar colores claros en paredes y techos para provechar al máximo la luz natural y reducir el nivel de iluminación artificial.
• No dejar luces encendidas en habitaciones que no se están utilizando. No tiene sentido iluminar un espacio donde no hay nadie.

• Subir las persianas en periodo diurno en vez de encender la luz.
• Limpiar periódicamente las lámparas y luminarias para aumentar la luminosidad sin aumentar la potencia.

• Sustituir las lámparas incandescentes por lámparas de bajo consumo. Con ello se consiguen ahorros de energía de un 80% y duran hasta 15 veces más manteniendo el mismo nivel de iluminación. Sustituir primero aquellas que van a estar mayor tiempo encendidas.
• Adaptar la iluminación a sus necesidades dando preferencia a la iluminación localizada, además de ahorrar energía conseguirá ambientes más confortables.
• Colocar reguladores de intensidad luminosa de tipo electrónica.
• Usar fluorescentes donde necesite más durante muchas horas, por ejemplo en la cocina.
• En zonas las zonas comunitarias (vestíbulos, garajes, etc…) es conveniente instalar detectores de presencia o interruptores temporizados de forma que la luz se apague y se encienda automáticamente. Es recomendable, es este caso, la colocación de lámparas incandescentes o lámparas de bajos consumo con equipos electrónicos de precaldeo.

Programa de ayudas para la rehabilitación energética de edificios (PAREER)

El 1 de octubre de 2013 se publicaron las bases reguladoras y la convocatoria del PAREER, el programa de ayudas para la rehabilitación energética de edificios existentes del sector residencial (uso vivienda y hotelero) del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía.

El presupuesto de este programa asciende a la cantidad total de 125.000.000 euros. Las solicitudes pueden presentarse hasta el 30 de octubre de 2015. 

Pueden solicitarlas todas las actuaciones que presenten permiso o licencia de obras o justificación de su solicitud en una fecha posterior a la fecha de entrada en vigor del programa (2 de octubre de 2013).

El programa incluye ayudas bajo la modalidad combinada de entrega dineraria sin contraprestación y préstamo reembolsable. 

Las actuaciones objeto de las ayudas se encuadran en cuatro tipologías:

• mejora de la eficiencia energética de la envolvente térmica
• mejora de la eficiencia energética de las instalaciones térmicas y de iluminación
• sustitución de energía convencional por biomasa en las instalaciones térmicas
• sustitución de energía convencional por energía geotérmica en las instalaciones térmicas.

El presupuesto total del programa se distribuye entre las cuatro tipologías destinando 31.250.000 euros a cada una de ellas.

Las ayudas concedidas hasta finales de octubre de 2014 ascienden a 6.469.936 euros.

En el enlace de la página web del IDAE pueden consultarse toda la información relativa al programa así como acceder a la aplicación desde la que puede introducirse toda la documentación que se requiere para solicitar las ayudas: 

Accede a la información clicando aqui: PROGRAMA PAREER

Entre los requisitos para la obtención de las ayudas es necesario un informe que acredite la adecuada realización de las actuaciones de acuerdo con la documentación presentada en la solicitud de la ayuda, emitido por entidad de control de calidad en la edificación.

OCTAU SL, es una entidad de control de calidad que emite este tipo de informes y que le puede assessorar en el dessarrollo de este tipo de actuaciones.

Para accedera OCTAU SL clicar aqui: Entidad de control de calidad en edificación 

Tipos de lámparas y su relación con la eficiencia energética

Los sistemas de iluminación artificial juegan un papel vital en nuestras vidas y representa en muchos casos un porcentaje elevado del consumo eléctrico de los edificios. Este porcentaje de consumo de energía eléctrica puede llegar a alcanzar en algunos casos más del 50%.

Es por todo ello que tiene una gran importancia conocer que tipos de lamparas existen y cuales son más eficientes energeticamente.  

Sistemas de iluminación

Los sistemas de iluminación están formados por:

• Fuente de luz: Las fuentes de luz son las lámparas.
• Luminarias: Las luminarias cumplen funciones energéticas, mecánicas, térmicas y estéticas, al distribuir especialmente la luz generada por las fuentes de luz.
• Equipos auxiliares: Los equipos auxiliares resultan imprescindibles para conseguir la funcionalidad del sistema e influyen en gran medida en su calidad, consumo energético, economía y durabilidad.

Cada uno de los elementos que forman el sistema de iluminación tiene una relación con la eficiencia energética, sin embargo en este articulo nos vamos a centrar en comentar los tipos de lamparas que existen en el mercado y su relación con la eficiencia energética. En el caso de querer mayor información al respecto puede ser necesario una auditoria energética.

Tipos de lámparas

1. Lámparas Incandescentes
2. Lámparas de descarga
3. Lámparas de tecnología LED

Lámparas incandescentes

Lámparas incandescentes no halógenas

Las lámparas incandescentes no halógenas han sido tradicionalmente las más utilizadas, principalmente en el sector residencial y domestico. Su funcionamiento se basa en hacer pasar una corriente eléctrica por un filamento de wolframio hasta que alcanza una temperatura tan elevada que emite radiaciones visibles por el ojo humano.

Después de más de 130 años de existencia, el 1 de septiembre de 2012, en virtud de la Directiva Ecodesign 2009/125/CE, ha quedado prohibido fabricar en la Unión Europea lámparas incandescentes no halógenas. Previamente, ya se había procedido a la retirada de las lámparas incandescentes no halógenas de más de 100 vatios (2009), al fin de la venta de las de 75 vatios (2010) y a las de 60 vatios (2011). 
Esta prohibición ha supuesto que se vayan sustituyendo este tipo de lamparas por otras más eficientes energéticamente, La vida útil de las lámparas incandescentes no halógenas oscilaba entre las 750 y las 1.000 horas, presentaba un importe de consumo eléctrico en un año que fácilmente podía rondar los 55 euros (apenas convertía el 2,6% de la energía que consumía en luz visible).

Lámparas incandescentes halógenas

Las lámparas incandescentes halógenas son de reducidas dimensiones, normalmente de forma lineal, de cápsula o estándar y dicroicas, con modelos que van desde los 110W o 220W de potencia a los 12W (con transformador reductor de tensión o voltaje). Incorporan un gas halógeno para evitar que se evapore el wolframio del filamento y se deposite en la ampolla disminuyendo el flujo útil como ocurre en las incandescentes estandar. 

Estas lámparas se caracterizan por aportar mayor intensidad de luz y alcanzar elevadas temperaturas, para lo cual suelen utilizar cristal de cuarzo, que soporta muy bien este calor.
El consumo de una lámpara incandescente halógena de 70W funcionando una hora consume 0,07 kWh frente a los 0,100 kWh de su equivalente incandescente no halógena.
El importe energético anual es de unos 38€, lo que significa alrededor de un 30% de ahorro frente a las lámparas incandescentes no halógenas (bombillas tradicionales).
La vida útil de una lámpara incandescente halógena es de unas 3.000 horas (3 veces más que una lámpara incandescente no halógena).
Este tipo de lámparas se usa habitualmente en estancias que requieren de un encendido rápido ya que su arranque es instantáneo, así como lugares donde su uso sea corto como los baños, aseos o pasillos de uso esporádico. También se usa habitualmente donde se requiere una reproducción cromática buena con temperatura de color cálida. En contrapartida supone una mayor potencia y ello supone un mayor consumo energético y consecuentemente un mayor coste económico del suministro eléctrico.
No obstante, en los últimos años las diferentes modalidades, sobre todo entre las dicroicas (las de forma semiesférica que suelen empotrarse en el techo), han propiciado que ya puedan utilizarse en infinidad de aplicaciones, desde puntos de luz de acentuación decorativos a dormitorios, salones o, incluso, exhibidores de productos en comercios.
Es habitual pensar que todas las lámparas incandescentes halógenas dicroicas requieren de un transformador, lo que puede incrementar el coste de instalación. Esta afirmación es falsa, ya que existen lámparas de baja tensión que pueden conectarse directamente a la línea de 220V, ofreciendo una elevada salida de luz capaz de iluminar una estancia habitual de una vivienda, bares o hasta salas de museos y exposiciones.

Lámparas de descarga

Las lámparas de descarga son más eficientes que las lámparas incandescentes. La luz se consigue por excitación de un gas sometido a descarga eléctrica entre dos electrodos.
A diferencia de la incandescencia, la tecnología de descarga necesita un equipo auxiliar (balasto, cebador) para que esta puedan funcionar.
Según el tipo de gas y la presión a la que se someten, existen distintos tipos de lámparas de descarga.

Lámparas fluorescentes tubulares

La lámpara tubular fluorescente, es un tubo de vidrio fino que tiene en su interior, un gas que tiene la propiedad de emitir luz blanca cuando le atraviesan electrones (corriente eléctrica).

La pared interior del tubo se encuentra recubierta de trifosforo, una capa de sustancia fosforescente o fluorescente, cuya misión es convertir los rayos de luz ultravioleta invisible (que se generan dentro y que no son visibles para el ojo humano), en radiaciones de luz visible gracias al polvo fluorescente.

Para que eso ocurra, su interior se encuentra relleno con un gas inerte, generalmente argón (Ar) y una pequeña cantidad de mercurio (Hg) líquido

Para que el tubo emita luz deben de cumplirse dos cosas:

• Que el gas este a una temperatura elevada.
• Que puedan pasar los electrones de un extremo a otro del tubo (atravesar el gas).

*Fuente: Autor Luis Maria Benítez, (Paintman) es wikipedia.

Este tipo de lámparas requiere de un equipamiento auxiliar para funcionar formado por un balasto y un cebador. El balasto más tradicional y más habitual es el balasto electromagnético.

Recientemente existen balastos electrónicos de alta frecuencia, que son más eficientes porque limitan el consumo de electricidad.

Las cualidades de color y su baja luminancia las hacen idóneas para interiores de altura reducida.
Actualmente ocupan el segundo lugar de consumo después de las lámparas incandescentes no halógenas, principalmente en oficias, comercios, locales públicos, industrias, etc....
Hay lámparas de flurorescentes tubulares de 38mm de diámetro (T12), de 26 mm de diámetro (T-8) y de 16mm de diámetro (T5). Las más usadas hoy en día son las T8, sin embargo las más eficientes son las T5 que sólo funcionan con equipo auxiliar electrónico.

Los tubos T5 tienen una longitud diferente a las T8. Para poderse realizar la sustitución de tubos T8 a T5 se utiliza un adaptador donde se inserta el nuevo fluorescente T5. La utilización de estos adaptadores permiten disfrutar de la economía y confort del sistema de iluminación T5 sin cambio de luminarias. El adaptador aloja un balastro electrónico que permite el cambio del sistema electromagnético al sistema electrónico que en breve pasará a ser el estándar en fluorescencia.

Existe el mito de que las lámparas fluorescentes producen cansancio. El parpadeo de 50 hertzios de los antiguos tubos fluorescentes es cosa del pasado. Los tubos modernos cuentan con tecnología capaz de emitir la corriente alterna a una frecuencia de 20.000 a 60.000 ciclos por segundo, anulando el parpadeo. 

Lámparas fluorescentes compactas

Generalmente son conocidas como LFC o “bombillas de bajo consumo” y se dividen en dos grandes categorías: las de tubo y las compactas, que son las que mayoritarias y las más eficientes según diferentes estudios, dado que dedican hasta el 15% de la energía consumida en cumplir su misión de iluminar.

El importe energético anual es de menos de 22 euros. Sólo con utilizar una de estas lámparas de 18W en lugar de la tradicional incandescente de 75W se ahorra durante la vida útil de la lámpara más de 60 euros o, lo que es lo mismo en términos de energía, 570 kWh. Además se evita la emisión de cientos de kilogramos de gases de efecto invernadero.
Una lámpara de bajo consumo de 40W funcionando una hora consume 0,04 kW. Este tipo de lámpara consume un 80% menos que las tradicionales (el equivalente a la demanda de 2.500 hogares).
La vida util de una lampara fluorescente compacta es aproximadamente de unas 8.000 horas, es decir, unas 8 veces más que una lampara incandescente no halógena. Algunos modelos de lamparas compactas llegan a alcanzar una vida útil de 15.000 horas.
Dado que a las lamparas fluorescentes les cuesta encenderse y alcanzar su punto de máxima luminosidad, son recomendables en lugares en los que la luz estará mucho tiempo encendida, como un salón o una cocina. Es mejor evitar su uso en lugares donde su encendido y apagado sea constante (acorta su vida útil), como en pasillos o descansillos de portales. Además, su forma también es importante, puesto que mientras las que tienen forma espiral reparten la luz en todas las direcciones y las lineales son perfectas para iluminar toda la estancia, las redondas se utilizan fundamentalmente para las salas de interior.
Otro gran mito es pensar que las lamparas fluorescente compactas consume menos energía estando encendido que apagándolo y volviéndolo a encender cuando entremos de nuevo en la habitación. Sólo si como máximo estuviera sin funcionar 23 segundos podría compensar mantenerlo encendido, pero resulta raro entrar y salir del cuarto cada menos de medio minuto. Así que no debe olvidarse nunca de apagar una lampara compacta  fluorescente cuando se sale de una estancia.

Lámparas fluorescentes sin electrodos

Las lámparas fluorescentes sin electrodos o de inducción emiten la luz mediante la transmisión de energía en presencia de un campo magnético junto con una descarga en gas.

Este tipo de lámparas tiene una mayor vida útil cercana a las 60.000 horas. La limitación de la vida útil esta condicionada por los componentes electronicas de la lámpara. 

Lámparas de vapor de mercurio o alta presión

Las lámparas de vapor de mercurio a alta presión emiten un flujo luminoso mayor que el resto de lamparas de fluorescencia, aunque su eficacia energética es menor.

Este tipo e lámparas se suelen emplear en iluminación de grandes áreas; calles, naves industriales, polideportivos, etc.....

Fotografia de la iluminación del campo de futbol del Europa

Lámparas de luz mezcla

Las lámparas de luz mezcla son una combinación de las lámparas de vapor de mercurio a alta presión y lámparas incandescentes y habitualmente, un recubrimiento fosforescente.

Este tipo de lámparas no necesitan balasto ya que el filamento actúa como estabilizador de corriente.
Su eficacia luminosa y su reproducción en color son muy pobres y actualente es un tipo de lámpara en desuso.

Lámparas de halogenuros metálicos

Este tipo de lámparas posee halogenuros metálicos además del relleno de mercurio por lo que mejoran considerablemente la capacidad de reproducir el color, además de mejorar la eficacia.

Su uso más habitual es en alumbrado público, comercial, de fachadas, monumentos, etc... Raramente se utiliza este tipo de lamparas en interior de edificios. 

Lámparas de halogenuros metálicos cerámicos

Estas lámparas combinan la tecnología de lás lámparas de halogenuros metálicos con la tecnología de las lámparas de sodio de alta presión (quemador cerámico).

El tubo de descarga ceramico permite operar a temperaturas más altas que el tubo de descarga al cuarzo de los halogenuros metalicos convencionales, aumentando la vida util hasta las 15.000 horas. Tambien mejora la eficacia luminosa, la estabilidad del color a lo largo de la vida de las lámparas. 
En definitiva estas lámparas son muy adecuadas para su uso en edificios del sector terciario: comercios, oficinas, iluminación arquitectónica, escaparates, hoteles, etc....

Lámparas de vapor de sodio a baja presión

En este tipo de lámparas se origina la descarga eléctrica en un tubo de vapor de sodio a baja presión, produciéndose una radiación prácticamente mmonocromática

Actualmente són las lámparas más eficientes del mercado, es decir, las de menor consumo eléctrico, sin embargo, su uso está limitado a aplicaciones  en las que el color de la luz no sea relevante ya que está es amarillenta. 
Se usa habitualmente en autopistas, túneles, áreas industriales y muy raramente en edificación.

Ademas su elevado tamaño para grandes potencias obliga a utilizar luminarias de tamaño excesivamente grandes.

Lámparas de vapor de sodio a alta presión

Las lamparas de sodio a alta presión mejorando la reproducción crómatica respecto las de baja presión y aunque la eficacia disminuye su valor, sigue siendo alto comparado con otros tipos de lamparas.

El tamaño formado por el conjunto de óptica i lámpara hace que este tipo de luminaria sea muy eficiente.
Actualmente está creciendo su uso al sustituir a las lámparas de vapor de mercurio, ya que presentan una mayor vida útil con una mayor eficacia.
Este tipo de lámparas se emplea en instalaciones exteriores de trafico e industriales, así como en instalaciones interiores de edificios industriales y comercios.

Lámparas con tecnología LED

Las lámparas con tecnología LED son diodos semiconductores que emiten luz. Su nombre es un acrónimo en ingles que significa "LED: Lighting Emitting Diode". 
La tecnologia LED, no posee filamento, por lo que tiene una elevada vida y son muy resistentes a los golpes. Las lamparas LED permite un mayor control de la distribución de la luz. Entre sus ventajas, además de su amplia gama de colores, destaca que, a diferencia de las de bajo consumo, no precisa calentarse para funcionar a pleno rendimiento. A ello también se suma que son muy eficientes a bajas temperaturas, lo que no sucede con las lámparas fluorescentes.

Una lámpara LED de 20W consume 0,02 kWh frente a los 0,100 kWh de una lampara incandescente no halogena.
El importe energético anual es de menos de 11 euros, cinco veces menos que una lampara incandescente no halógena. 
La disipación de calor y la calidad de los materiales sobre la vida útil y la salida de la luz son factores que influyen sobre este tipo de bombillas. No todas las tecnologías, marcas y modelos duran lo mismo pero los valores de referencia se mueven en la horquilla de las 45.000 y 50.000 horas, una diferencia astronómica si se compara con las 1.000 horas de las lámparas incandescentes no halógenas.

Las lámparas LED tienen actualmente un elevado coste inicial (a partir de los 20 euros), por lo que se estima que requiere de una media de 10 horas al día para que en menos de dos años el gasto quede amortizado, prolongando de esta forma el ahorro energético debido a su duración elevada. Es por ello que son muchos los que confían en que esta tecnología sea el futuro de la iluminación.
Existe la idea de que no todos los colores de LED sirven para todos los usos. Esta afirmación no es cierta no obstante muy a menudo se recomienda otro tipo de lamparas para usos domésticos.  En todas las lámparas que se comercializan se puede encontrar indicado en la etiqueta la calidez de su luz. En concreto se ha de observar los dos últimos dígitos de la numeración que viene a continuación de los vatios, pudiendo ser 27, 30, 40 o 65. De este modo, si 27 hace referencia a 2.700 Kelvin, es decir, a una luz cálida similar a la de una cerilla, el 65 serían 6.500 Kelvin o, lo que es lo mismo, una color blanco muy frío sólo apto para ambientes muy específicos de interior.

La energia solar térmica

La energía solar térmica o energía termosolar consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para generar calor mediante el uso de colectores o paneles solares térmicos. Esta energía solar se encarga de calentar el agua u otro tipo de fluidos a temperaturas que podrán oscilar entre 40º y 50º, no debiendo superar los 80º.

Esta energía térmica se podrá intercambiar con un circuito secundario para producir calor en una instalación de calefacción o para calentar las necesidades de agua caliente sanitaria o de una piscina climatizada.

Actualmente también tenemos la posibilidad de alimentar una máquina de refrigeración por absorción, que empleará esta energía solar térmica en lugar de electricidad para producir frío como lo haría un aparato de aire acondicionado tradicional.

El funcionamiento de la captación de energía solar térmica se basa en captar los rayos solares mediante colectores o paneles solares por el que se hace circular agua u otro fluido de características similares y de esta manera una parte del calor absorbido por el panel solar es transferido al fluido que mediante unos conductos de un circuito primario será conducido a un depósito de almacenaje donde mediante un intercambiador transferirá la energía térmica a otro circuito secundario por el que circulara el agua sanitaria o el agua de un circuito de calefacción. 

Imagen extraida de monografico CENSOLAR

La aplicación de la energía solar térmica para el calentamiento de agua caliente sanitaria (ACS) es la aplicación más extendida en el sector de la edificación. La aplicación como calefacción es menos frecuente, debido a que la máxima demanda de calefacción se produce en los meses de invierno que son los meses con menor radiación solar disponible., motivo por el que se necesita de una mayor superficie de colectores solares instalados, lo cual tiene un menor rendimiento anual para desperdiciar calor en verano, pudiendo además ocasionar problemas de sobrecalentamiento de los circuitos en los meses de verano. Es por todo ello que actualmente la producción de agua caliente sanitaria es la aplicación más extendida de la energía solar térmica. Los sistemas están diseñados para cubrir el 100% de la demanda de agua caliente durante los meses de verano, y el 50-80% del total del resto de meses del año

En el Estado Español es obligatorio desde el año 2006 el Código Técnico de Edificación –CTE- el cual establece la obligación de proveer un porcentaje de agua caliente sanitaria mediante colectores solares térmicos en el Documento Básico de Ahorro de Energía, Sección HE 4 (Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria). El porcentaje que se ha de cubrir con energía solar térmica depende de la zona climática donde se ubique el edificio, siendo mayor donde la radicación solar es mayor. Esta obligación afecta a:

1. Los edificios de nueva construcción o a edificios existentes en que se reforme íntegramente el edificio en sí o la instalación térmica, o en los que se produzca un cambio de uso característico del mismo, en los que exista una demanda de agua caliente sanitaria (ACS) superior a 50 l/d;
2. Las ampliaciones o intervenciones, no cubiertas en el punto anterior, en edificios existentes con una demanda inicial de ACS superior a 5.000 l/día, que supongan un incremento superior al 50% de la demanda inicial;
3. Las climatizaciones de: piscinas cubiertas nuevas, piscinas cubiertas existentes en las que se renueve la instalación térmica o piscinas descubiertas existentes que pasen a ser cubiertas.

Partes fundamentales de la instalación solar térmica en edificación:

• Subconjunto de captación
• Subconjunto de almacenamiento
• Subconjunto de termotransferencia
• Subconjunto de energía de apoyo
• Subconjunto de regulación y control

Subconjunto de captación

El subconjunto de captación es el encargado de captar la energía solar incidente y transformarla en energía térmica y está formada básicamente por colectores, elementos de sujeción y otros accesorios.

El colector es el encargado de captar la energía solar térmica. El colector más común es el de placa plana, aunque en las zonas más frías o con menores índices de radiación se utiliza el colector de vacío, cuyo rendimiento sigue siendo elevado a bajas temperaturas o con radiación difusa. 

Imagen extraida de monografia FENERCOM

Es importante que los colectores estén ubicados en cubiertas y lugares altos para evitar que sean afectados por las sombras provocadas por otras construcciones, arboles, etc… Su ha de evitar que los colectores estén ubicados en lugares públicos, ya que en caso contrario pueden ser afectados por actos de vandalismo.

Los subconjuntos de captación básicamente pueden ser

• Sistemas termosifonicos
• Sistemas forzados

Sistema Termosifónico

El colector termosifonico es el sistema más utilizado en viviendas unifamiliares debido a su bajo coste económico y fácil instalación, así como bajo mantenimiento. Su funcionamiento es muy sencillo ya que el agua se calienta a través de los paneles solares en un circuito primario, y esta a su vez calienta un depósito acumulador de doble envolvente donde está el agua de consumo o ACS.

Los sistemas termosifones utilizados habitualmente en una vivienda unifamiliar tipo tienen un colector aproximado de 2-5 m² y un depósito de 100-200 litros.

Su instalación es bastante sencilla y no requiere de obras ni remodelaciones. Se instalan tanto en cubiertas inclinadas (tejados), como en cubiertas planas (azoteas).

Sistemas Forzados

Este tipo de instalaciones son más estéticas debido a que los captadores se integran perfectamente en el tejado y el acumulador se instala en el interior de la vivienda. En este tipo de instalaciones el agua es impulsada a través de una bomba de recirculación controlada por una centralita.

Los sistemas con circulación forzada utilizados en una vivienda unifamiliar tipo tienen generalmente un colector de 3 a 6 m² y un acumulador de 150-400 litros.

Para instalaciones grandes que dan servicio a edificios plurifamiliares, bloques de apartamentos, hoteles o edificios de oficinas se utiliza una superficie de colectores que puede variar desde los 10 hasta centenares de m².

En las instalaciones mixtas que se utilizan para cubrir la demanda de calefacción además de la de agua caliente sanitaria ACS se utiliza una superficie de colectores que está entre los 7 y los 20 m, y la capacidad del acumulador entre los 300 y los 2.000 litros. Estos sistemas son más complejos que los que se utilizan sólo para el agua caliente sanitaria. 

Subconjunto de almacenamiento

La instalación de energía solar térmica ha de disponer de un sistema de almacenamiento de la energía, para hacer frente a los periodos con menor radiación solar.

La forma más sencilla y habitual de almacenar energía es mediante acumuladores de agua caliente de forma cilíndrica colocados en vertical y preferiblemente de una altura grande, de manera que se favorezca el fenómeno de la estratificación. La estratificación se produce al disminuir la densidad del agua con el aumento de la temperatura de modo que cuanto mayor sea la altura del acumulador mayor será la diferencia entre la temperatura en la parte superior e inferior del mismo. Por la parte superior se extrae el agua para su consumo, mientras que el calentamiento solar se aplica en la parte inferior. Así se consigue hacer funcionar los colectores a la mínima temperatura posible, lo que aumenta por tanto su rendimiento.

Subconjunto de transferencia

El subconjunto de transferencia está formado por el intercambiador y aquellos elementos  de la instalación encargados de transferir la energía térmica del circuito primario que trasporta la energía captada en los paneles solares y el circuito secundario por donde circula el agua sanitaria o la de la calefacción.

Otro elemento de vital importancia en el subconjunto de termo transferencia es el depósito de expansión cuya función es absorber las dilataciones del agua.

Subconjunto de energía de apoyo

Como ya se ha dicho anteriormente la energía solar no permite satisfacer la totalidad de la demanda energética, siendo especialmente importante en el caso de instalaciones de calefacción. En estos periodos la energía solar ha de ser complementada con una energía de apoyo.

Los sistemas de apoyo pueden ser muy variados, incluyendo calderas de biomasa, gas, bombas de calor, resistencias eléctricas, etc….

Es por ello que existen diferentes posibilidades de integrar un sistema auxiliar de energía de apoyo:

• Aplicar el sistema auxiliar directamente en el acumulador de ACS.
• Aplicar el sistema auxiliar directamente en un segundo acumulador alimentado por el primero.
• Situar un sistema auxiliar instantáneo después del acumulador del ACS.

 

Subconjunto de regulación y control

Los elementos de regulación permiten asegurar que la instalación solar aporte energía útil en todos los momentos en los que el balance de energía captada sea mayor a las perdidas, y que evite la circulación en el circuito en los momentos en que no suponga una ganancia térmica o una disposición de energía acumulada al exterior.

Los elementos de control sirven para monitorizar la instalación con diversas funciones como son el asegurar que en ningún caso las bombas puedan estar en marcha con unas diferencias de temperaturas determinadas por las características de la instalación así como conocer el periodo que la instalación solar ha estado en funcionamiento.

La biomasa como fuente energética en la edificación

Es mucha la información que se recibe cada día alrededor de la biomasa. Podemos decir que la biomasa es un tipo de energía que esta de moda, sin embargo son muchas las preguntas que se hacen los posibles usuarios respecto este nuevo sistema de aprovechamiento energético esbozando en este articulo un resumen al respecto. 

Que es la biomasa? 

La definición más genérica de la biomasa engloba todo el conjunto de materia orgánica renovable de origen orgánico (vegetal o animal), o procedente de su transformación natural o artificial y que se puede utilizar para fines energéticos. Esta definición es muy amplia debido a que son mucho los orígenes y productos que se agrupan bajo este nuevo sistema de aprovechamiento energético. 

La Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR), utiliza la definición que se realiza en la especificación técnica europea CEN / TS 14588 para catalogar la biomasa y que dice lo siguiente: 

"La biomasa es todo material de origen biológico, excluido aquellos que han sido englobados en formaciones geológicas sufriendo un proceso de mineralización". 

Esta diferenciación se debe a que el carbón, el gas o el petróleo también tienen un origen biológico ya que son restos orgánicos de plantas y animales muertos que se obtienen por procesos de mineralización realizados a través de miles de años con los que se han transformado en combustibles. Estos tipos de combustibles son llamamos combustibles de origen fósil, ya que no pueden ser producidos por el hombre a su gusto, debido a que el hombre sólo puede actuar como extractor del material que existe en el planeta, utilizando medios extractivos que requieren de un importante esfuerzo material y económico, mientras que en el caso de la biomasa esta se puede cultivar y obtener como residuo de la actividad humana en cualquier lugar del planeta y por lo tanto renovar de forma periódica, pudiendo ser utilizado en las zonas próximas a su producción. 

Los combustibles fósiles son finitos, mientras que la biomasa es ​​renovable y además además sirve para reutilizar y dar una función o valor a algunos residuos o producto secundarios de otros procesos industriales o agrícolas. 

El mayor inconveniente de esta nueva fuente energética es que no se sustitutiva de las otras sino que se complementaría, ya que si quisiéramos utilizarla como única fuente energética no habría suficiente superficie en el planeta tierra para poder cultivar biomasa para cubrir nuestras necesidades. 

Cómo se obtiene energía de la biomasa? 

La biomasa es un combustible y al igual que hacemos con la energía que obtenemos de los carburantes de origen fósil, la forma de obtener energía de la biomasa se ​​quemándola. 

Porque la biomasa se ​​considera una energía renovable? 

En la combustión de la biomasa se ​​libera dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera, sin embargo se considera que no contribuye al aumento del efecto invernadero porque la biomasa absorbe dióxido de carbono de la atmósfera durante su crecimiento mediante el proceso de la fotosíntesis. La fotosíntesis es un proceso químico que convierte el dióxido de carbono de la atmósfera en compuestos orgánicos, obteniendo la energía de la luz solar. 

Origen de la biomasa? 

Cuando hablamos de biomasa no estamos hablando de un solo material, con unas características muy concretas, sino que estamos hablando de varios materiales con orígenes y características bien diferenciados. Ademas la biomasa es en muchos casos uno de los sistemas que tenemos para reciclar productos o subproductos de otras actividades industriales y agrícolas. 

Los orígenes más habituales de biomasa son los siguientes: 

• Residuos de aprovechamiento forestal 
• Residuos de cultivos agrícolas 
• Residuos de poda de jardines. 
• Residuos de industrias agroforestales 
• Residuos de origen animal o humano. 
• Cultivos con finalidad energética. 
• etc,,,, 

Tipos de productos que se consideran biomasa? 

Al igual que ocurre con el origen, los tipos de productos que se comercializan como biomasa son muy diversos y heterogéneos. 

Residuos de aprovechamiento forestal 

Se considera biomasa de origen forestal en los productos y restos que provienen de los trabajos de mantenimiento y mejora de las masas forestales. Los residuos de aprovechamiento forestal más habitual son: 

• Las piñas de los pinos 
• La corteza de algunas variedades de árboles 
• El follaje de algunos árboles. 
• Los restos que provienen de las podas, las cortadas y las claras. 

Residuos de cultivos agrícolas 

En algunas actividades agrícolas se generan unos residuos que se utilizan como biomasa. Los residuos de los cultivos agrícolas más habitual son: 

• El hueso, alpechín y la alpechín obtenido como residuo del proceso de la elaboración del aceite de oliva 
• La cáscara y cáscara de frutos secos como son: la almendra, las nueces, las avellanas, etc ... 
• Las ramas de las podas de los árboles frutales. 
• La sorgo de maíz 

Residuos de la poda de jardines 

En la actividad de la jardinería y especialmente en la actividad de los organismos o entidades de ámbito municipal que realizan la poda del arbolado de las ciudades se generan una importante cantidad de residuos. Los residuos de la poda de jardines más habitual son: 

El follaje de algunos árboles. 

Los restos que provienen de las podas, las cortadas y las claras. 

Residuos de industrias agroforestales 

La industria agroforestal y más específicamente la industria dedicada a la transformación de la madera, genera subproductos que también son susceptibles de ser utilizados energéticamente. Los residuos de las industrias agroforestal más habitual son: 

• las cortezas 
• las astillas 
• los costeros 
• las virutas 
• el serrín 

Algunas industrias agroforestales se dedican en exclusiva o parcialmente a la extracción de leña del bosque. Son industrias o propiedades agrícolas que cultivan o explotan sus propiedades mediante la comercialización de este producto. No se pueden utilizar todas las especies forestales. La leña más habitual es la leña de encina, roble y haya por su poder calorífico. 

Por otra parte la industria de la transformación de la madera ha desarrollado unos productos específicos como el pellet y la briqueta. 

El pellet es un cilindro formado por partículas muy pequeñas de residuos de esta industria, como es el serrín de la madera, el cual utiliza la lignina como aglomerante, el cual se comprimido a alta presión y eliminación de la humedad, el cual hace que el pellet tenga una composición muy densa y dura, consiguiendo un gran poder calorífico. 

La briqueta es un aglomerado de astillas que puede ser fabricado por diversidad de materiales compactados procedentes de la biomasa de trabajos silvícolas, de la industria de transformación de la madera, los residuos municipales, carbo vegetal o una mezcla de todos. 

Residuos de origen animal o humano. 

En algunas actividades ganaderas se generan unos residuos que pueden ser utilizados a través de un proceso de digestión anaeróbica con lo que se obtiene biogás. Los residuos de origen animal o humano más habitual son: 

• Los purines de los cerdos 
• El estiércol 
• Los residuos de los mataderos 
• Subproductos de empresas conserveras y de zumos 
• Las grasas animales 
• Los lodos generados en estaciones depuradoras de aguas residuales 
• La fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos. 
• Residuos de las entidades municipales de residuos como los aceites de freír 

Cultivos con finalidad energética. 

Dentro de la actividad agrícola hay algunos cultivos de plantas de crecimiento rápido que se pueden destinar de forma especifica a obtener energía. Los tipos de cultivos más habitual son: 

• El cultivos de plantas oleaginosas como la colza, el girasol destinados a obtener vegetales aptos para ser utilizados como carburante en el sector de la automoción: bioetanol que es un alcohol proveniente de la fermentación de cereales, el biodiesel proveniente de aceites vegetales, etc ... 
• La silvicultura de árboles de crecimiento rápido como los que utiliza habitualmente la industria papelera como son el eucalipto, el chopo, etc ... 

Tipo de instalación 

Con biomasa se ​​puede obtener energía térmica y energía eléctrica. El uso más habitual de la biomasa en el sector de la edificación se para obtener energía térmica. 

En función del tipo de producto de biomasa que se utilice quedará condicionada la instalación y en especial: 

• La caldera de producción 
• El espacio necesario para el almacenamiento de la biomasa. 

Tipo de caldera de producción 

Los tipos de calderas de biomasa más habituales son: 

• Estufas. 
• Calderas 

                 - Calderas domésticas 

                 - Calderas medianas y grandes 

• Instalaciones colectivas 
• Otros generadores de biomasa 

Estufas 

La estufa es un aparato cerrado que produce calor, generalmente en forma de aire caliente, y que la emite para calefactar algún local. El combustible a utilizar depende del tipo de biomasa que se utilice, aunque las más avanzadas tecnológicamente son las que funcionan con pellet. 

Calderas 

Calderas domésticas 

La caldera doméstica es la evolución tecnológica de la estufa. La diferencia más importante entre una estufa y una caldera de biomasa es el rango de potencia y que las calderas no están habilitadas para que el usuario pueda disfrutar de la visión de la llama de combustión. Entendemos por una caldera doméstica las calderas con una potencia <a 70kW. 

Caldera de Leña

Caldera Hosval de pelet

Calderas medianas y grandes 

En general, todas las especificaciones para las calderas domésticas son extensibles a las calderas medianas o grandes; la diferencia es la potencia y, por tanto, el volumen del edificio al que pueden proporcionar servicio. Por otro lado, cuando aumentamos la potencia de los generadores de calor, a partir de 70 kW, hay toda una serie de obligatoriedades técnicas y de calidad del servicio que se deben considerar en el diseño de la sala de calderas. Además hay diferencia de las calderas domésticas, en estos rangos de potencia es obligatorio que un facultativo competente participe en la legalización de proyectos y certificados finales propios de la instalación. 

Instalaciones colectivas 

Estas instalaciones pueden ser redes de distribución de calor (calefacción de barrio o district heating en terminología anglosajona) con un generador de energía térmica que proporciona servicio a varios edificios o, a una escala más reducida, puede tratarse de una comunidad de propietarios que comparte un generador de calor. La particularidad radica en la servidumbre energética y económica del conjunto del sistema, es decir: por un lado, hay un único local técnico generador que tiene un gasto económico debido al mantenimiento y del consumo de combustible y, por otra parte , hay múltiples usuarios que consumirán esta energía. Estas instalaciones habitualmente las gestionan empresas de servicios energéticos (ESE) y disponen de un sistema de distribución de la energía generada y de un sistema de conteo, control y facturación individualizado de esta energía con el objetivo de que cada usuario pague en función del consumo que tenga. 

Otros generadores de calor por biomasa 

Chimeneas-hogar con aprovechamiento energético 

Las chimeneas-hogar clásicas abiertas son un sistema de calefacción poco eficiente, porque no se regula la entrada de aire de combustión y no se recupera una gran parte del calor que termina saliendo por la chimenea en forma de humos. No suele ser habitual que un edificio (normalmente una vivienda unifamiliar) sólo disponga de la chimenea-hogar como sistema de calefacción, y habitualmente son sistemas planteados en viviendas como un valor añadido que nos permite disfrutar de la chimenea y hacer un calentamiento práctico de la vivienda al mismo tiempo, produciendo un ahorro de combustibles fósiles. 

Chimeneas-hogar con aprovechamiento por aire caliente 

Las chimeneas-hogar con sistema de aprovechamiento de aire caliente son elementos cerrados, normalmente con un comporta transparente que permite disfrutar del fuego y con posibilidad de apertura, que disponen de un sistema de aprovechamiento del calor generado. 

Chimeneas-hogar con aprovechamiento para agua caliente 

Estos equipos trasladan gran parte del calor que genera la chimenea-hogar a un sistema de intercambio aire/agua, lo que nos permite hacer una distribución mediante tuberías de la energía producida en los diferentes espacios a calefactar donde habrá unidades terminales calefactoras por agua (radiadores). Este sistema también nos permite, con la instalación de los equipos hidráulicos necesarios, la preparación de ACS. Así, a efectos prácticos, estas chimeneas-hogar ejercen de calderas, con el valor añadido que la llama queda vista a través de la compuerta transparente. Su potencia puede ser de hasta 30 kW. 

Cocinas de leña 

Las cocinas de leña tradicionales con cuerpo de fundición, habitualmente con horno y, a veces, con sistema adicional para calentar agua, también se puede considerar que son productoras de calor mediante biomasa (En algunos casos también se utiliza como combustible el carbón ). Hasta que no apareció el petróleo y, más tarde, el gas, estas cocinas eran típicas en la mayoría de hogares, aunque fuera en versiones sencillas sin horno. 

Almacenamiento de la biomasa 

El lugar destinado al almacenamiento de los biocombustibles sólidos debe estar destinado exclusivamente para este uso, pudiendo ser dentro o fuera del edificio. Los requisitos que deben cumplir están detallados en el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE-2007). 

La elección el sistema y el volumen del almacén depende de varios factores, características de distribución y suministro de la biomasa, necesidad anual de biomasa, espacio disponible para la caldera y almacén, etc ... 

En el caso de edificios de nueva construcción se debe: 

• Disponer de un sistema de almacenamiento suficiente para cubrir el suministro de dos semanas de máximo consumo para calderas o conjunto de calderas. 
• Disponer de un silo o de un almacén en una cámara distinta a la sala de calderas y dedicada exclusivamente a este fin 

Tipo de almacenamiento 

Básicamente el sistemas de almacenamiento pueden ser: 

• Silo 
• Almacenes 

Silo 

Caldera de pelets Hargassner y almacenaje con silo

Almacen

Caldera de astillas Hargassner y sala de almacenaje

Caldera de pelets Hargassner y sala de almacenaje

Caldera de pelets Hargassner y sala de almacenaje con ventilación