VENTAJAS, CRITERIOS Y NORMATIVA REGULADORA

Ventajas de la inmótica para la EE en edificios

La inmótica es entendida como conjunto de tecnologías aplicadas al control y la automatización inteligente de edificios no destinados a vivienda, como hoteles, centros comerciales, escuelas, universidades, hospitales y todos los edificios terciarios, permitiendo una gestión eficiente del uso de la energía, además de aportar seguridad, confort, y comunicación entre el usuario y el sistema. Este trabajo está centrado en los edificios terciarios y por tanto en la aplicación de la inmótica.

En la inmótica, los equipos y sistemas de automatización y control de edificios (Building Automatization & Control_BAC) proporcionan funciones de control efectivas para las aplicaciones desde calefacción, ventilación, refrigeración, agua caliente, iluminación, etc., esto conduce a una mayor eficiencia energética y operacional. Se pueden configurar funciones y rutinas de ahorro de energía complejas e integradas, basadas en el uso real del edificio, dependiendo de las necesidades reales del usuario, con el fin de evitar un consumo de energía y unas emisiones de CO2 innecesarios.

Las funciones de la gestión técnica de edificios (Technical Building Management_TBM), como parte de la gestión de edificios (Building Management_BM), proporcionan información sobre el funcionamiento, el mantenimiento, los servicios y la gestión de edificios; especialmente para la gestión de la energía, capacidad de medición de registro de tendencias, y de generación de alarmas y diagnóstico del consumo de energía innecesario. La gestión de la energía es una condición para la documentación, regulación, supervisión, optimización, determinación y para soportar las acciones correctivas y preventivas que mejoren la eficiencia energética de los edificios.

Las funciones que tienen efecto sobre la eficiencia energética de los edificios se dividen en tres grupos: funciones de regulación automática, funciones de sistemas de automatización y control de edificios y funciones de gestión técnica de edificios.

Funciones de regulación automática:
- Regulación de calefacción y refrigeración
- Regulación de la ventilación y del aire acondicionado
- Control de iluminación
- Control de persianas

Automatización y control de edificios:
- Adaptación centralizada del sistema de automatización de edificios a las necesidades del usuario, por ejemplo, programas horarios, puntos de consigna, etc.
- Optimización centralizada del sistema de automatización de edificios, por ejemplo, ajuste de reguladores, puntos de consigna, etc.

Gestión técnica de edificios con funciones de eficiencia energética
- Detección de fallos de los edificios y sus sistemas técnicos y prestación soporte para el diagnóstico de estos fallos.
- Presentación de la información sobre el consumo de energía, condiciones interiores y posibilidades de mejora.

La utilización de sistemas de automatización y control de edificios conduce en general a una mejora en la eficiencia energética de los edificios. La automatización de los equipos de control proporciona la oportunidad de ahorrar energía comparado con la intervención manual no automatizada de los ocupantes. El efecto del ahorro energético debido a la aplicación de los BACS se puede intensificar si se tienen en cuenta las funciones de control complejas e integradas. Lo que es más, la implementación de la gestión técnica de edificios se recomienda para adquirir un conocimiento más profundo sobre el consumo energético del edificio y optimizar el funcionamiento de los sistemas energéticos.

Criterios de aplicación de TIC's para la EE en edificios


A la hora de intervenir en un edificio existente, sea cual sea su uso (residencial, administrativo, industrial, otros) para mejorar su EE es fundamental conocer de donde proceden los principales consumos o pérdidas energéticas. Para ello las auditorías energéticas son un instrumento fundamental y necesario para el conocimiento del consumo energético en las instalaciones y la identificación de los factores que influyen directamente en el consumo de energía, permiten identificar las posibilidades de ahorro energético, además de analizar la viabilidad técnica y económica de su implantación. Una adecuada inspección y análisis del edificio y sus instalaciones, su estado de conservación y el mantenimiento permiten detectar las principales causas de mayor consumo energético del edificio, con ello se pueden establecer medidas de mejora orientadas a lograr una mayor EE en el edificio.

NOTA: En este estudio no se han considerado aquellas tecnologías TICs referidas a la diagnosis del edificio y sus instalaciones o el conocimiento de sus consumos energético asociados. Sin embargo se considera que sería de gran interés incluir estos campos en futuros trabajos a realizar. Las TIC´s pueden facilitar la gestión del mantenimiento necesario y análisis de sus instalaciones de modo que se permita identificar equipos ineficientes defectuosos o con bajos rendimientos y/o localizar los puntos débiles del edificio para facilitar la toma de decisiones en la intervención o mejora de su EE.

En los siguientes gráficos se sintetizan las principales instalaciones (referidas a la climatización e iluminación) responsables del consumo energético en edificios administrativos, tanto si se trata de edificios existentes como si son de nueva edificación.


Distribución porcentual del consumo energético en edificios administrativos Existentes (FENERCOM. 2009)
 

Distribución porcentual del consumo energético en edificios administrativos de Nueva Edificación (FENERCOM. 2009)

Teniendo en cuenta los gráficos anteriores, hay numerosas soluciones TICs que se pueden diseñar con el fin de optimizar el funcionamiento de estrategias de mejora EE encaminadas a reducir las necesidades de calefacción, refrigeración, ventilación + bombas e iluminación del edificio.  En el caso de los edificios administrativos o de oficinas, es importante que tanto usuarios,  empresarios y responsables de la gestión y mantenimiento de instalaciones estén involucrados en hábitos adecuados para lograr un funcionamiento óptimo en términos de confort y eficiencia energética, además de conseguir rendimientos energéticos óptimos para cada proceso o servicio, sin provocar una disminución de la productividad o de la calidad del servicio prestado. En este sentido, la gestión de la demanda del edificio mediante TIC´s es fundamental para facilitar esta labor y contribuir a alcanzar el objetivo: la EE y el confort.

La ventaja de controlar mediante TICs el funcionamiento de las estrategias de EE es que permiten configurar calendarios y horarios de funcionamiento, programación de encendido de equipos, sectorización de espacios en función de necesidades de ocupación o usos, etc.

Una correcta gestión de la demanda energética del edificio permite lograr importantes ahorros energéticos y EE, especialmente en edificios terciarios que tienen horarios de funcionamiento previsibles en la mayoría de los casos.

Los factores fundamentales que influyen en las necesidades EE de los edificios son: su diseño y construcción, la climatología, el rendimiento de las instalaciones que incorpora y los hábitos de los usuarios que lo utilizan. En este sentido el papel de las TIC´s es fundamental para facilitar la gestión y funcionamiento de estos procesos y contribuir a alcanzar el objetivo: la EE y el confort en edificios.


Aplicación de TIC para el ahorro energético en climatización de edificios
Teniendo en cuenta que entre el 77-80% del consumo energético que tienen los edificios administrativos proviene de su climatización, es en este ámbito donde hay un mayor potencial de ahorro.

La aplicación de TIC en climatización (calefacción, refrigeración y ventilación) permite llevar un control en tiempo real de los parámetros ligados a la temperatura en el interior y exterior de un edificio, y regular los equipos de calefacción, ventilación y aire acondicionado, optimizando su funcionamiento en función de la necesidad que se verá modificada según las condiciones climáticas externas (según la época del año, la hora del día o región geográfica en la que se ubique), el número de personas que se encuentren en el interior del edificio, etc.

En edificios las TIC aplicadas a la programación de equipos permiten la programación y zonificación de las unidades terminales de calefacción, refrigeración y ventilación de forma que sólo se enciendan los que se encuentren en las estancias ocupadas y se apaguen cuando están desocupadas.
Se muestra en la siguiente tabla la aplicación de TIC´s en climatización y potenciales ahorros energéticos.
 
Aplicación de TIC´s en climatización y potenciales ahorros energéticos (FENERCOM. 2011)


Aplicación de TIC para ahorro energético en iluminación de edificios
La iluminación es otra importante fuente de consumo eléctrico en edificios administrativos y como se ha mencionado anteriormente, representa entre el 20-23% del consumo energético del edificio.

La reducción del consumo energético en el ámbito de la iluminación sigue habitualmente dos enfoques: la sustitución de puntos de luz por nuevos puntos más eficientes y la mejora del sistema de control de la iluminación, en el que intervienen directamente las TIC.

Tanto en el interior como en el exterior de un edificio, las luces deben poder encenderse, apagarse y regularse en función de las necesidades. De esa forma, se optimizaría el consumo de luz y, por consiguiente, se reduciría el consumo eléctrico y las emisiones de CO2 a la atmósfera. Esto se consigue mediante la instalación de sistemas de control que regulen la operación de los distintos puntos de luz en respuesta a una señal externa, como puede ser el contacto manual sobre un interruptor, la ocupación del edificio, un temporizador, el nivel de luz que entra desde el exterior, etc.

Se muestra en la siguiente tabla la aplicación de TIC´s en iluminación y potenciales ahorros energéticos.

 
Aplicación de TIC´s en iluminación y potenciales ahorros energéticos (FENERCOM. 2011)


Refrigeración eficiente de los sistemas informáticos
Los equipos informáticos que están presentes en edificios destinados tanto a oficinas como a otros usos son voluminosos y requieren de espacios habilitados para su instalación. Estos equipos generan gran cantidad de calor. Para su correcto funcionamiento requieren refrigeración externa. Para ello se han ideado sistemas que además de refrigerar el equipo permiten aprovechar ese calor residual evitándose así su perdida y aumentado la eficiencia de energética del proceso.

Una de las formas más extendidas de refrigeración que permite este aprovechamiento es la que proporciona un circuito de agua que circula entre los sistemas actuando como un intercambiador de calor. Una vez terminado el circuito el equipo se ha refrigerado y el agua ha aumentado su temperatura. Este agua a su salida presenta una temperatura superior a la de entrada y de esta forma se puede utilizar con diversos fines permitiendo el ahorro de combustibles destinados a su calentamiento.

Generación de energía fotovoltaica
Al igual que en el caso de los hoteles también los edificios destinados a oficinas podrían alojar paneles fotovoltaicos en su azotea para generar energía y depender en menor medida de la energía eléctrica procedente de la red exterior.

Apagado de todos los sistemas informáticos. STAND BY
En un edificio destinado a oficinas la presencia de equipos informáticos es muy importante. Estos equipos informáticos están en uso durante un cierto rango horario que se repite y al final del ejercicio diario estos mantienen encendidas algunas luces tipo LED para indicar que se encuentran apagados. Estas luces a lo largo del tiempo de desuso de los equipos siguen consumiendo energía. Este consumo es despreciable cuando existen pocos equipos, pero cuando existe un cierto número este consumo se convierte en significativo.

 Mediante la conexión de los dispositivos electrónicos que estén presentes en un mismo edificio al mismo circuito eléctrico destinado únicamente a estos de forma que se pueda programar el corte de suministro de dicho circuito en el periodo de desuso de las instalaciones. Mediante esta medida se proporciona a su vez seguridad a los equipos frente a subidas de tensión o intrusiones externas.

Corrección de factores de potencia mediante baterías de condensadores
En las instalaciones en las se tiene una cantidad de motores en funcionamiento considerable. Estos motores tienen asociado un rendimiento de funcionamiento y un factor de potencia determinado. Este factor de potencia implica un aumento de la potencia necesaria para su uso que debe captarse de la red eléctrica mediante la tensión e intensidad proporcionada por la misma aumentando el consumo de energía.

Para aumentar la eficiencia del proceso se instalarán baterías de condensadores que en función del factor de potencia presente conecte o desconecte de forma automática los condensadores necesarios para situar al factor de potencia en un valor superior al 96%. (f.d.p. > 0.96). De esta manera se obtiene una mejor distribución de la energía evitando al máximo la perdida de energía.

Gestión de encendido y apagado de cargas
En el sector industrial se precisa de la conexión y desconexión de cargas cuyo consumo es elevado. Mediante la implementación de un sistema de activación secuencial en función de su uso se puede conseguir un proceso en el cual el consumo de energía generado por estas cargas sea lo más homogéneo posible evitándose los picos de consumo. Además en el caso de los motores necesita más energía para su encendido, lo que se conoce como par de arranque. Para evitar este consumo excesivo y conseguir la homogeneidad se pueden instalar limitadores de par de arranque que proporcionan un arranque suave.



NORMATIVA RELACIONADA (NACIONAL Y EUROPEA)


Las instalaciones domóticas gestionan la automatización, la energía, la seguridad, etc., por lo que se les aplicarán los requisitos específicos reglamentarios correspondientes. Las directivas y los reglamentos son de obligado cumplimiento; por tanto, constituyen  un marco jurídico que aprovecha las normas como referencia, en la medida que se  trate de prescripciones o recomendaciones de carácter eminentemente técnico, y especialmente cuando engloban características de los materiales.

Haciendo un estudio de la normativa vigente y actual sobre instalaciones domóticas, se observa que dicha normativa solo comtempla en la actualidad directivas y reglamentos para relacionados con el “hogar digital”. Al tratarse en este proyectos soluciones o estrategias de eficiencia energética que también se encuentran en el “Hogar Digital” hemos tenido en cuenta dicha normativa.

A continuación se enumeran las directivas, normas y certificaciones a tener en cuenta para la implementación de las soluciones que se deriven de este proyecto.

Directivas europeas


Directiva 2006/95/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre el material eléctrico destinado a utilizarse con determinados límites de tensión.

Directiva 89/336/CEE sobre compatibilidad electromagnética, que ha sido sustituida, en diciembre de 2004, por la nueva directiva 2004/108/CE que se aplicará de forma obligatoria a los aparatos, componentes, subsistemas e instalaciones a partir del 20 de julio de 2009.



Normativa española

1. RD 842/2002, por el que se aprueba el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT). Es el primer reglamento europeo en el que se prescribe cómo deben realizarse las instalaciones domóticas, y en él se incluyen las siguientes Instrucciones Técnicas Complementarias:

   - ITC-BT-03 Instaladores autorizados en baja tensión.
   - ITC-BT-04 Documentación y puesta en servicio de las instalaciones.
   - ITC-BT-51 Instalaciones de sistemas de automatización, gestión técnica de la energía y seguridad para viviendas y edificios.

2. Código Técnico de la Edificación (CTE). El documento básico HE Exigencias básicas de ahorro de energía entró en vigor el 29 de septiembre de 2006. Sus objetivos son el uso racional de la energía y fomentar las energías renovables, y fija las exigencias básicas de calidad de los edificios y sus instalaciones.

3. RD 401/2003, por el que se aprueba el Reglamento regulador de las infraestructuras comunes de telecomunicaciones para el acceso a los servicios de telecomunicación en el interior de los edificios y de la actividad de instalación de equipos y sistemas de telecomunicaciones.

4. En el caso de que la instalación domótica interaccione con la instalación de gas, se deberá cumplir, en todo momento, el RD 919/2006, de 28 de julio, por el que se aprueba el Reglamento técnico de distribución y utilización de combustibles gaseosos y sus instrucciones técnicas complementarias ICG 01 a 11.

5. Si el sistema de seguridad se conecta a una central remota de alarmas, deberá cumplirse el RD 2364/1994, por el que se aprueba el Reglamento de seguridad privada, el RD 1123/2001, y el RD 4/2008 por el que se modifica parcialmente este reglamento. Dichos reglamentos regulan tanto a las empresas como al personal de seguridad privada, así como los servicios que prestan.

6. Real Decreto 346/2011, de 11 de marzo, por el que se aprueba el Reglamento regulador de las infraestructuras comunes de telecomunicaciones para el acceso a los servicios de telecomunicación en el interior de las edificaciones, y más especificamente, el Anexo V de este Real Decreto, que trata sobre Hogar Digital. 

Según el RD 346/2011 El hogar digital es el lugar donde las necesidades de sus habitantes, en materia de seguridad  y control, comunicaciones, ocio y confort, integración medioambiental y accesibilidad, son atendidas mediante la convergencia de servicios, infraestructuras y equipamientos.
Entre las necesidades básicas de los usuarios de las viviendas se han establecido las siguientes:
    ·  Control y seguridad
    ·  Integración medioambiental
    ·  Comunicaciones
    ·  Ocio y confort
    ·  Accesibilidad

En la lista siguiente se enumeran, con carácter no exhaustivo, algunos servicios que pueden satisfacer las anteriores necesidades:
    ·  Detección de intrusión
    ·  Simulación de presencia
    ·  Control de accesos
    ·  Alarmas médicas
    ·  Alarmas técnicas (inundación, gases, incendio)
    ·  Aviso de alarmas al exterior
    ·  Control de iluminación
    ·  Control de temperatura
    ·  Accionamiento de mecanismos (toldos y persianas)
    ·  Difusión de audio y vídeo
    ·  Videoconferencia , Tele-educación
    ·  Videojuegos
    ·  TV Digital
    ·  Conexión a Internet desde cualquier punto
    ·  Radio Digital
    ·  Video bajo demanda
    ·  Acceso al Hogar Digital a través de Internet desde un PC o un móvil
    ·  Control energético
    ·  Control de ventilación y eliminación de contaminantes
    ·  Control de consumo de agua
    ·  Control de cargas eléctricas
    ·  Control y corrección de campos eléctricos y electromagnéticos
    ·  etc.

Fácilmente se comprende que las telecomunicaciones no sólo son parte de estos servicios, sino que son el vehículo que permite el intercambio y análisis de los datos y la transmisión de las órdenes de control que accionan los distintos dispositivos a través de los cuales se prestan los citados servicios. Es decir, las tecnologías de las telecomunicaciones y la información so la base tecnológica que permite el funcionamiento del Hogar Digital, no como una mera acumulación de dispositivos y mecanismos aislados, que funcionan automáticamente, sino como un sistema integrado en el cual todos los dispositivos están intercomunicados.


Requisitos de TICS para hogar digital
Según el Boletín Oficial del Estado del ministerio de Industria, Turismo y Comercio de Viernes 1 de Abril de 2011 (BOE-A-2011-5834):

Adicionalmente a las redes ya incluidas en la ICT una vivienda para ser considerada “hogar digital” contará con:

- Red de Área Doméstica ampliada: La Red de Área doméstica interior de la vivienda deberá tener un equipamiento superior de bases de acceso terminal (BAT RJ45) que las contempladas en la propia ICT. Este equipamiento debe incluir la pasarela residencial, elemento clave, no sólo para la interconexión de las redes internas del hogar con las exteriores, sino portadora de la inteligencia necesaria para un funcionamiento adecuado de los dispositivos que permita la provisión de todos los servicios.

- Red de Gestión, Control y Seguridad: Si la Pasarela Residencial lo requiere, se colocará una caja ciega con terminación de la Red de Gestión, Control y Seguridad junto al BAT donde se ha de conectar la pasarela. Además se consideran las siguientes infraestructuras adicionales con el fin de garantizar la integración y convergencia de los servicios:

- El “hogar digital” deberá de contar con la canalización y el cableado adecuado desde el PAU hasta el lugar donde se disponga el videoportero (normalmente punto de acceso y/o cocina). Concretamente, el “hogar digital” básico debe disponer de:
    · Una canalización del videoportero que pase por el PAU
    · Alternativamente, que exista una canalización desde el videoportero hasta el PAU.
 
- Para facilitar la provisión de los servicios de Diversificación y Ahorro Energético (Eficiencia Energética) se deberá de tener en cuenta este tipo de nuevos servicios y dotar al “hogar digital” de las infraestructuras necesarias.

A continuación se definen criterios en cuanto a eficiencia energética para determinar cómo se alcanza cada uno de los tres niveles de “hogar digital”, criterios extrapolables a edificios terciarios.

Niveles de hogar digital


 

Puntuación de diferentes servicios teniendo en cuenta la eficiencia energética

 

Certificación  de instalaciones domóticas en España
En noviembre de 2006 se publicó la especificación que permite certificar instalaciones domóticas en España. Se trata de la especificación AENOR EA0026:2006 Instalaciones de sistemas domóticos en viviendas. Prescripciones generales de instalación y evaluación.
La certificación de instalaciones domóticas respecto de la EA0026: 2006 es una iniciativa de CEDOM en colaboración con FENIE (Federación Nacional de Empresarios de Instalaciones Eléctricas y Telecomunicaciones de España) que se ha llevado a cabo en el Comité de Certificación de AENOR AEN/CTC 030 Aparamenta y pequeño material eléctrico para instalaciones de baja tensión.

A principios de 2008 se publicó el procedimiento que permite certificar instalaciones domóticas. En este reglamento se recopilan todos los requisitos que debe cumplir la instalación domótica para poder ostentar la Marca AENOR, trasladando a un documento práctico las especificaciones establecidas en la EA0026:2006 para instalaciones domóticas.

Las ventajas que generará la certificación voluntaria son:
    • Generar confianza en los promotores y/o constructores al certificar una tercera entidad independiente la instalación domótica.
    • Permitir que las empresas responsables de la instalación se diferencien así de su competencia otorgando un valor añadido a su trabajo.
    • Garantizar el uso adecuado de la palabra “domótica” en las viviendas asegurando que la instalación cumpla, como mínimo, con el nivel básico de domotización, de acuerdo a los tres         niveles definidos en la EA0026:2006.
    • Garantizar a los usuarios que adquieren una vivienda con un sistema domótico que este último sea acorde con lo especificado en la memoria de calidades, y también con una serie         de servicios que aseguren su correcta instalación y funcionamiento, además de los servicios de mantenimiento y atención al cliente.


Normativa portuguesa


Sistemas de automatización de viviendas y edificios comenzaron a surgir en Portugal en la década de 1990, mediante la instalación de dispositivos especializados y comandado por una central de proceso que se utiliza para realizar automáticamente una diferencias en las tareas, hoteles, centros comerciales y otros edificios de grandes dimensiones. Estas tareas son reportadas a la gestión técnica de los espacios, como la activación e iluminación en periodos predefinidos, control de aire acondicionado y sistemas de ventilación, o la seguridad y video -vigilancia. Sin embargo, sólo con la construcción de nuevas viviendas en el parque de la antigua Expo-98, son los sistemas de domótica que se iban a utilizar en gran medida en aplicaciones domésticas.

A partir de ese período, estos sistemas serían gradualmente siendo difundidos por algunos en todo el país. Dadas las dificultades financieras que los constructores de viviendas tienen en la actualidad a vender sus casas, muchos encontraron en una automatización del hogar oportunidad de agregar valor para ellos y así atraer a una gama más amplia de clientes.

Por eso, en una cada vez más intensa, comienzan a preparar nueva casas y edificios para recibir instalaciones domóticas, ahora o en el futuro, como los requisitos definidos por el usuario. Otro factor que ha contribuido a una creciente adhesión a estas tecnologías es la establecimiento de la directiva europea 2010/31 / legislación de la UE, a través de la medida de cada Estado miembro, pide la creación de un sistema de certificación energética de los edificios, lo que demuestra la calidad térmica de ellos y cómo su rendimiento energético, independientemente de si son nuevos o no. En Portugal, la legislación que regula este sistema, así como los límites de las necesidades de energía de aire acondicionado y el confort térmico se define en el Decreto-Ley N ° 118/2013, aplicable tanto en los edificios, la vivienda como el comercio y los servicios.

Con respecto a las leyes que rigen el diseño, implementación y operación de instalaciones domóticas en viviendas y edificios, ANACOM (Autoridad Nacional de Comunicaciones) definidas en el Decreto-Ley N ° 123/2009  (y sus modificaciones por la Ley No. 47/2013) muchas reglas y recomendaciones que serán adoptadas por los profesionales, que se explican en detalle en el manual ITED  (Infraestructura Telecomunicaciones en edificios). Este manual cubre una gran variedad de instalaciones como sistemas de detección y alarma contra incendios, sistemas de seguridad, video vigilancia, teléfono, redes informáticas y de gestión técnica.

La reglas y recomendaciones especificadas se enfocan en varios aspectos de las instalaciones de telecomunicaciones, los tipos de cables y tuberías utilizando el símbolos de referencia para el diseño esquemático, los siguientes procedimientos durante despliegue de los sistemas y métodos de prueba y de verificación.