He decidido aportar a este foro cierto conocimiento que he ido adquiriendo a lo largo de mi experiencia profesional. Se trata de hacer un breve resumen con (carácter informal) de las instalaciones más elementales de suministro energético que una industria puede necesitar y en las que las empresas suelen requerir de servicios de ingeniería externa.

Voy a dividir este breve análisis en 2 instalaciones fundamentales: instalaciones eléctricas e instalaciones térmicas (calefacción), ya que suelen ser las más habituales.

Realizaré un análisis detallado de los puntos críticos de ambas instalaciones, aunque para ello deba obviar otros aspectos también fundamentales para hacer esta entrada menos extensa.

Persigo dos objetivos con este análisis: uno es continuar con las analogías entre electricidad y fluidos que estudiamos en Termodinámica y Mec. de Fluidos del Grado de Ingeniería de Organización Industrial, y por otro lado, pretendo que todos los compañeros tengan un mínimo conocimiento de algunos de los puntos críticos, que he detectado a lo largo de mi experiencia profesional en el sector energético.

INSTALACIONES ELÉCTRICAS.

Caso habitual 1: Somos una industria, debemos decidir si nos alimentamos con media o baja tensión ¿en qué nos basamos para tomar esta decisión?

En primer lugar, alimentarnos con media tensión implica redactar y tramitar un proyecto de consumo, en el que debemos instalar un Centro de Transformación de nuestra propiedad. (aproximadamente, dependiendo de la potencia, gastaremos un mínimo en torno a los 20.000 €)

Si nos alimentamos con baja tensión la Compañía nos cobrará el alta de suministro, que dependerá de la potencia solicitada y también, en caso de ubicación no urbana, debemos asumir el coste de refuerzo y extensión de red, que luego debemos ceder a la compañía distribuidora. Si la finca está situada en ubicación urbana, sólo asumiremos unos derechos de alta, que se calculan en función a la potencia solicitada (conocido como baremo).

¿Qué potencia vamos a demandar?

A mayor potencia demandada mayor rentabilidad en MT (Media Tensión).

¿Qué consumo vamos a demandar?

Igual que con la potencia, mayo consumo, mayor rentabilidad en MT.

¿Qué distancia hay hasta las redes de la Compañía Distribuidora?

Si hay mucha distancia, los ingenieros deben solucionar el problema de la caída de tensión ∆U, esto sucede cuando:

  • La distancia entre el CT (centro de transformación) y el punto de suministro es muy grande.
  • Cuando el conductor no tiene una sección suficiente.
  • Cuando existen ya muchos clientes conectados a esa salida del CT. Los centros de transformación tienen varias salidas precisamente para evitar la caída de tensión, así se reparte en varias direcciones o se utilizan dobles líneas (2 salidas que aprovechan el mismo tendido/zanja para ir alimentando a muchos clientes o, por ejemplo, una línea para los clientes monofásicos normales, como viviendas, y otra reservada a uno o varios puntos de suministro con gran demanda y alejados, por ejemplo una cantera, una granja, etc.)
  • Cuando el conductor es aéreo, es mayor caída de tensión que cuando es subterráneo
  • Cuando la potencia que demandamos es muy grande para la red existente (rústico).

En estos casos, la alternativa en MT suele ser estudiada, pese al coste de instalar un CT propio, ya que a la larga, como la compañía distribuidora nos lee, nos factura y cobra en MT, recuperamos esta inversión rápidamente, además de tener un suministro de mayor calidad.

Además de la importancia de los cálculos de caída de tensión, es importante en un Proyecto Eléctrico tener en cuenta:

  • Cálculo de apoyos de líneas aéreas (altura y esfuerzo a soportar).
  • Cálculo de zanjas (profundidades, número de tubos,…).
  • Estudio de capacidad de la máquina (CT).
  • Ubicación de la medida (siempre accesible para personal Compañía Distribuidora).
  • Cálculo de conductores (sección y tipo: ahora todo es aluminio. RZ es aéreo y XZ es subterráneo) . Por ejemplo:
      • Secciones desde 25 a 150 mm en Aéreo Baja Tensión
      • Secciones desde 50 a 240 mm en Subterráneo Baja Tensión
  • Afecciones: Debemos tener en cuenta las infraestructuras, patrimonio, costas, carreteras, aeropuertos, iglesias, vecinos, comunidades de propietarios, etc. Todas estas entidades son afectadas por nuestras instalaciones y por ello debemos consultar si respetamos o no sus requerimientos a la hora de proyectar, por ejemplo, cuando se cruza una carretera nacional, el Ministerio de Fomento solicita cruzar con una zanja más profunda de lo habitual, con más tubos de lo habitual, y hormigonados los tubos para que resista el tránsito de vehículos. Para evitar un requerimiento de Fomento, debemos consultar sus criterios técnicos antes de realizar el diseño, de este modo evitamos la devolución a la hora de tramitar en Industria y resto de Administraciones.

INSTALACIONES TÉRMICAS.

Caso habitual 2. Somos una Comunidad de Propietarios, de un edificio con 10 alturas y 4 viviendas por planta. Queremos instalar una caldera comunitaria en el garaje que suministre agua caliente y calefacción para todos los vecinos, sustituyendo la caldera actual por un sistema de gas/biomasa más eficiente. Es importante aclarar que, aunque la descentralización suele ser una opción muchas veces atractiva, nunca se logrará una eficiencia tan alta como en un sistema centralizado.

¿Qué distribución hidráulica tenemos actualmente?

1.- Si el reparto actual es en anillo, perfecto, de lo contrario, si es en columna habrá que diseñar el anillado de circuitos ya que la norma exige ahora que el reparto esté individualizado, siendo así posible el conteo de energía por vivienda.

Además de lo anterior, debemos analizar elementos como :

  • Acumuladores.
  • Vasos de expansión: amortiguan la presión cuando el agua se expande.
  • Colectores y agujas/compensadores hidráulicos: encargados de realizar el reparto y mezcla.
  • Bombas: elementos que vencen la pérdida de carga manométrica.
  • Calderas.

Es importante definir potencias de calderas y bombeo, secciones de tuberías y elementos, caudales necesarios, etc.

Distribución hidráulica para la calefacción (en anillo y por colummas)

Distribución hidráulica para la calefacción. (Fuente: www.contadoressalamanca.com)

2.- ¿Qué espacio y ventilación tenemos en el local destinado a la sala de calderas? Este detalle es un punto crítico ya que, como sabemos, el metano es más ligero que al aire y, por ejemplo, el propano no lo es, así que en función del espacio, de la ventilación y ubicación de la sala de calderas tendremos que elegir el combustible a utilizar, ya que la Normativa puede ser condicionante.

3.- Una vez decidido el combustible, calderas, habiendo diseñando la acumulación, circulación y recirculación, compensación hidráulica y habiendo previsto el anillado de circuitos, es hora de enfrentarse al mayor punto crítico que es la impulsión necesaria para lograr vencer la pérdida de carga y mantener el flujo necesario para una correcta circulación por todos los radiadores del edificio. Como sabemos este es el mayor reto, pues para el servicio de agua caliente siempre contamos con la ayuda de la presión de entrada (del mismo modo que sucede con los termos de agua caliente que tenemos en casa).

4.- El cálculo de diámetro de tuberías es otro punto crítico. (Podéis comprobar en vuestro edificio que, a medida que subimos, el diámetro es menor, y también podéis comprobar en vuestra calefacción que, a medida que avanzamos del primer al último radiador, el diámetro de la tubería es menor) Si bien el cálculo de tuberías es sencillo, cuando tenemos que aprovechar una tubería existente la cosa ya se complica y si además es una tubería de una instalación que hemos anillado, ya no podría ser más complicado.

5.- El cálculo de pérdida de carga manométrica es quizá el mayor quebradero de cabeza, especialmente porque definirá la potencia necesaria de impulsión. Cierto es que las mejoras tecnológicas en los sistemas de bombeo (por ejemplo: la frecuencia variable) han simplificado mucho el cálculo y el margen de error. Es especialmente complicado porque debemos sumar elementos del anillado y restar elementos de la antigua distribución, teniendo en cuenta idas y retornos.

6.- Habiendo definido ya todo lo anterior, nuestro estudio de instalación térmica deberá también tener en cuenta aspectos importantes como:

  • Instalación de apoyo solar-térmico. Intercambiador de calor.
  • Reforma de la sala de calderas. Puertas RF, detectores de CO , pirostatos, detectores de gas, conmutadores con luz de emergencia, ventilación natural o forzada, aislamiento de tuberías, esquemas eléctrico y de gas, etc.
  • Es necesario el conteo de energía individual. Esto lo logramos con sondas de temperatura y caudalímetros. Si sabemos qué cantidad de agua (volumen) entra en la vivienda para calefacción y sabemos qué cantidad sale y conocemos las temperaturas, sabremos cuántas calorías ha perdido en la vivienda.

Habiendo llegado a este punto, creo que es importante tener claros estos 2 aspectos, así como las analogías entre ellos: pérdida de carga manométrica y caída de tensión. Ambos son retos a superar día a día por los ingenieros requeridos para redactar proyectos en este área de negocio.

Recibid un cordial saludo,

Alumno autor de la entrada: Abraham Hawari
(Alumno del Grado en Ingeniería de Organización Industrial)