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Educación Secundaria

Publicado el 5 de enero de 2015 | por agustin

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Estudio de Eficiencia Energética en los I.E.S. y su implantación

Datos del Proyecto

Nombre del proyecto: Estudio de Eficiencia Energética en los I.E.S. y su implantación
Centro (donde se desarrolla la experiencia): I.E.S. “LOS CERROS
Localidad y provincia: Úbeda (Jaén)
Nombre del docente que coordina el proyecto: Agustín Torres Torres
Estudiantes a los que va dirigido (nivel(es)/curso(s)): 3º y 4º de E.S.O.
Número de estudiantes: 15
Página web/blog del proyecto:
Enlaces de interés vinculados con el proyecto:

Descripción de la Experiencia

Después de diferentes sesiones que llevamos realizadas, cada vez estamos todos/as más contentos con el desarrollo de las mismas. También quisiera indicar que se nos pasan las tres horas sin darnos cuenta y siempre tenemos que estar recogiendo y limpiando deprisa pero no es problema, ellos nunca tienen prisa.

Esta actividad está dirigida a alumnos de 3º y 4º de ESO, de diferentes centros limítrofes a nuestra localidad, coordinada por Agustín Torres Torres profesor de Tecnología.

La metodología empleada esta basada en el método de proyectos, por lo que vamos a partir de la necesidad de satisfacer o solucionar un problema, buscaremos información, plantearemos diferentes propuestas, adoptaremos una de ellas, comenzaremos la construcción, evaluaremos y finalmente confeccionaremos toda la cartelería necesaria para su publicidad.

A continuación muestro un resumen de las diferentes sesiones realizadas, en el blog del proyecto.

SESIÓN 1

El alumnado acude acompañado por sus padres y nos reunimos en la Auditorium, donde se produce el reparto de los alumnos para cada uno de los proyectos profundiza. Nos desplazamos al aula-taller de Tecnología donde entre todos nos ponemos de acuerdo en decidir que las sesiones serán los viernes de 4:00 a 7:00. Se entrega al alumnado un ficha para que la rellenen con una serie de datos como teléfono de contacto, email de contacto, etc con la finalidad de poder mantener una forma eficaz de estar informados.

Se nombra a una persona del grupo para que actúe como secretaria en esta reunión. Se aconseja a cada grupo que al menos uno de ellos se traiga una cámara de fotos.

SESIÓN 2 

Empezamos la sesión con un vídeo y una presentación que nos hace reflexionar sobre la necesidad que tiene toda la sociedad, de optimizar los recursos y mejorar la eficiencia energética de forma global en nuestro planeta, estableciendo un debate con todo el grupo para ir contextualizando en nuestra ciudad, en nuestra casa y lógicamente en nuestro I.E.S. Posteriormente abordamos el proyecto desde tres ámbitos diferentes (luz, agua, calefacción, etc)

Esto da lugar a formar tres grupos y por tanto al reparto del alumnado, ellos se van repartiendo considerando lo que le es más afín, ya que todos tenemos claro que se trabaja mas y mejor cuando estamos haciendo lo que nos gusta. En cada uno de los tres grupos, habrá una persona encargada de tomar nota de todo lo que vaya ocurriendo y que sea considerado destacable. Hacemos un recorrido por el instituto para ir tomando fotos de los distintos elementos; sala de calderas calefacción, contadores, aulas, pasillos, aseos, etc y tomamos nota de diferentes lecturas.

Al final de la sesión cada alumno se lleva como tarea la búsqueda de información para abordar y resolver la eficiencia energética del ámbito elegido.

SESIÓN 3

Cada grupo comienza la sesión aportando la información buscada por cada uno de sus miembros y estableciendo un debate para elegir la propuesta final. También se utilizan sus ordenadores para completar la información y se descargan catálogos de diferentes elementos que nos ayuden en solucionar nuestros problemas.

Se vuelven a tomas lecturas de los diferentes contadores (agua, luz, gasoil) para ver su consumo semanal. Utilizamos las probetas para medir el consumo actual de los grifos que existen en los aseos y estudiar como podríamos reducirlo. También confeccionamos unos carteles para ponerlos encima de cada aparato e indicar su consumo, para que el alumno que lo vaya a utilizar sepa elegir el que menos agua consume.

Una vez establecidos los elementos sobre los que vamos a actuar, cada grupo confecciona una lista de materiales que el profesor ha de comprar para empezar la construcción de su proyecto.

SESIÓN 4

Cada grupo comienza la sesión cortando las maderas que les van a hacer falta de los tableros. Según sus planos se reparten cada una de las piezas entre los diferentes miembros del equipo y también se reparten las diferentes tareas como cortar, lijar, pulir, etc.

El grupo que centra su estudio en el ahorro de agua, empieza desmontando uno de los grifos del lavabo para poder instalarle como opción unos economizadores a la salida. Cuando están sacando el latiguillo del agua fría no han tenido la precaución de accionar la llave de corte y sufren un leve remojón, cosa que se soluciona con unas cuantas risas del resto del grupo. Se ha desmontado el grifo del lavabo para instalar ahorrador y comprobamos que el diámetro no es el mismo y no existen ahorradores para este tipo de grifos.

El grupo centrado en electricidad empieza cortando unos tableros que le servirán para hacer una maqueta de la clase y poder instalar los dispositivos que han estudiado para ahorrar electricidad (relé de luminosidad, detector fotoeléctrico, lámparas, etc.

Por último el grupo de calefacción tratará de demostrar, la repercursión económica y medioambiental que tendría si se sustituyera, la caldera de calefacción existente (gasóleo), por una de biomasa (orujillo), no solo en nuestro I.E.S., sino en el resto de colegios e institutos.

El ambiente ha sido ágil y muy participativo. Se nos echa el tiempo encima y decidimos las tareas para el próximo día.

SESIÓN 5

Cada uno de los grupos cogen el material que tenemos en el almacén y se ponen manos a la obra, para seguir construyendo, estudiando o calculando sus proyectos.

Eléctricos:

Instalar tubo fluorescente de led, estudiar esquema del detector de luminosidad.

Empezar a cortar los tableros para construir un aula a escala, donde poder montarlo todo y comprobar que se puede utilizar perfectamente la opción adoptada.

Agua:

Como en la clase anterior comprobamos que el ahorrador no se podía montar en esos grifos al no tener las mismas dimensiones, nos hemos descargado catálogos de grifos temporizados con un menor consumo de agua. La opción sería instalar lavabos PRESTO 605 ECO, que ahorraríamos 2/3 del agua arrojada pero el coste de estos lavabos sería mayor unos 20€ de incremento respecto al precio de los instalados. Por tanto esta opción es factible para los que se vayan rompiendo y haya que poner nuevos, pero NO es viable cambiarlos todos ya que gastaríamos mucho dinero en la compra y sustitución, aproximadamente 3000€ y se tardaría mucho en recuperar dicha inversión.

El grupo empieza cortando unos tableros que le servirán para hacer una maqueta de un aseo y poder simular la instalación de los dispositivos que se han estudiado para ahorrar agua.

Calefacción:

Este grupo se encuentra descargando información y consultando algunos libros del centro, para obtener información relacionada con sus estudios referentes a la caldera de calefacción y a los radiadores. Se han obtenido catálogos de la caldera ROCA y estudio de una alternativa eficiente alternativa. Se han obtenido catálogos de radiadores y búsqueda del mejor modelo.

SESIÓN 6

Todos los grupos han estado realizando la construcción de las diferentes estancias, donde se procederá al montaje de las opciones adoptadas y donde podremos comprobar su funcionamiento y su eficacia.

SESIÓN 7

En esta sesión los alumnos han estado pintando las estancias que se han construido. Por un lado tenemos una clase para el detector de luminosidad. Por otro lado tenemos dos bases para estudiar los consumos de un tubo fluorescente tradicional y otra para un tubo fluorescente de led. También tenemos una parte de un pasillo, donde se va a instalar un detector de presencia, de tal manera que funcione de forma automática al haber una persona y lógicamente cuando haya una cierta oscuridad, en pleno día no podrán encenderse las lámparas del pasillo.

Se ha construido un baño donde poder simular las diferentes opciones, ya que un grifo con célula de presencia mas una pequeña bomba era muy caro y nos quedaríamos sin presupuesto. En este caso las opciones eran instalar cartelería donde indicar el consumo de cada aparato cada vez que lo utilizamos y la otra que hemos estado probando es la de instalar un ATOMIZADOR (reguladores de chorro) en cada uno de los grifos.

Para el caso del inodoro, hemos estado instalando en alguno de ellos una botella de 2 litros llena de agua y realizando mediciones, también hemos aprendido a realizar la instalación de un dispositivo de control del volumen de la descarga, que esta formado por dos pulsadores donde poder elegir 3 o 6 litros de agua en cada descarga.

Otra parte es la instalación de una cubierta y de su recogida de aguas pluviales hacia un depósito donde posteriormente se utilizaría toda esa agua para el riego de los jardines.

SESIÓN 8

Una vez que todos los trabajos ya están secos después del proceso de pintado, en esta sesión nos dedicaremos a montar todos los sistemas adoptados, que ya hemos estado probando y estudiando anteriormente.

SESIÓN 9

Durante esta sesión se ha procedido a la realización de toda la cartelería necesaria en nuestro trabajo. Antes de terminar la sesión todos los componentes del programa hemos tenido una merienda de hermandad donde poder tener una puesta en común de la experiencia de una forma un poco más distendida, ya que durante las sesiones anteriores el ritmo de trabajo ha sido constante y con poco tiempo para distracciones.

Desde aquí aprovecho para indicar que  durante estas sesiones estoy aprendiendo mucho del alumnado que participa. Te sientes a gusto cuando ves como  disfrutan aprendiendo y me satisface y me sorprende que digan  que el tiempo se les pasa volando.

A continuación vamos a relacionar las diferentes propuestas que hemos estado estudiando.

EFICIENCIA EN CONSUMO DE AGUA EN ASEOS

En los aseos tenemos diferentes elementos que consumen agua, entre ellos están el lavabo, el wáter y los urinarios. El número de aparatos que tenemos en el I.E.S. es de: lavabos 41 ud. Urinarios 24 ud. Wáter 34 ud. Vamos a abordar cada uno de ellos por separado y a presentar las diferentes propuestas de ahorro energético.

LAVABO

El lavabo que se encuentra instalado es del fabricante ROCA y en concreto el modelo Presto 605, que esta dotado de un pulsador temporizado para el suministro sólo de agua fría. Según datos del fabricante su consumo de agua es de 1500 ml a los 15 segundos.

Tras realizar nosotros la medida con unos vasos graduados, obtenemos que el consumo real cada que accionamos el pulsador es de 825 ml y su duración es de 15 segundos.

Primera opción

Regular el tiempo de funcionamiento del pulsador, ya que para lavarse las manos sólo necesitamos 7,5 segundos (la mitad) de los 15 que dura. De esta manera se evitaría la mitad del derroche de agua. Esta opción no es posible ya que el grifo viene regulado de fábrica y no se puede manipular.

Lo que si es posible y es la mejor opción es la de instalar grifos con célula de presencia, de tal manera que sólo estarán funcionado mientras que estén las manos delante. Esto es una inversión a largo plazo, ya que cada uno de estos grifos tienen un precio que ronda los 190 euros.

Segunda opción

Instalar lavabos PRESTO 605 ECO, que ahorraríamos 2/3 del agua arrojada pero el coste de estos lavabos sería mayor unos 20€ de incremento respecto al precio de los instalados.

Por tanto esta opción es factible para los que se vayan rompiendo y haya que poner nuevos, pero NO es viable cambiarlos todos ya que gastaríamos mucho dinero en la compra y sustitución, aproximadamente 3000€ y se tardaría mucho en recuperar dicha inversión.

Tercera opción

La siguiente opción sería la instalación de un ATOMIZADOR (reguladores de chorro) que mezcla aire con agua produciendo una pulverización del agua y provocando un aumento de la sensación de cantidad de agua y las gotas de agua salen en forma de perlas. La instalación es muy sencilla y se comercializan acabados con roscas de diferentes medidas para que se acoplen a los distintos tipos de grifos.

El coste sería mucho menos elevado a la medida anterior, aproximadamente 5 euros para cada uno de los lavabos.

Cuarta opción

Como cada uno de los lavabos tiene un gasto de agua diferente, lo que vamos a hacer es colocar encima de cada lavabo un cartel indicando el consumo real que tiene cada vez que lo pulsamos, para que el alumnado elija lógicamente el que menos consumo tenga y sea consciente del gasto que esta realizando. Todo esto realizando también campañas de concienciación en las tutorías de todos los cursos del I.E.S.

El coste sería mínimo, ya que sólo son necesarios unos folios.

INODOROS

El inodoro instalado tiene una sola descarga y dura 9,5 segundos vaciando un total de 9 litros de agua. Tras realizar varias pruebas vimos que sólo es necesaria la mitad del agua que arroja ahora mismo, ya que la inmensa mayoría de veces que se utiliza es como urinario. Por tanto disponemos de varias opciones para dotarlos de una mayor eficiencia.

Primera opción

Instalar en el interior de la cisterna una botella de 2 litros llena de agua, de esta manera cada vez que hagamos uso de la cisterna estaremos ahorrando 2 litros de agua. En este caso el coste es nulo ya que siempre tenemos en casa botellas vacías.

Segunda opción

Instalar un Dispositivo con interrupción de descarga. Estos mecanismos permiten la interrupción del vaciado de la cisterna de manera voluntaria, cuando lo pulsamos por segunda vez o bajamos el tirador de la cisterna. Estos mecanismos se presentan para cisternas de mochila. De esta manera solo estará saliendo agua el tiempo que tardemos en accionarlo de nuevo. Para lo cual también se trataría este tema en la campaña de concienciación. El coste sería de 12€ para cada cisterna.

Tercera opción

Instalar un Dispositivo con control del volumen de la descarga. Consiste en un mecanismo de doble pulsador que nos permite limitar el volumen de la descarga a 3 y a 6 litros. Este mecanismo se presenta para cisternas de mochila.

Inconveniente: Si se desconoce que hay disponibilidad de descarga de 3 y 6 litros, se pueden accionar los dos dispositivos e incrementarla en 9 litros. El coste sería de 20€ para cada cisterna

Cuarta opción

Otra opción sería la Reutilización de aguas grises. Los sistemas de reutilización de aguas grises consisten en la recogida de las aguas procedentes de duchas, lavabos y bañeras para alimentar las cisternas de los inodoros. A partir de este principio básico se disponen de diferentes modelos que se adaptan a cualquier tipo de edificio, desde viviendas hasta complejos deportivos.

El ahorro que se obtiene con la instalación de los sistemas de reutilización de aguas grises es del 35 al 45% del consumo doméstico habitual.

EFICIENCIA EN CONSUMO DE AGUA PARA RIEGO

La lluvia es un recurso natural a nuestro alcance que nos permite disponer de una reserva de agua de una calidad óptima para destinar al riego de jardines, huertos y otros espacios. Para conocer el volumen de agua que podemos llegar a captar, deberemos tener en cuenta la precipitación de nuestro municipio y la superficie de cubierta de que disponemos. Una vez conozcamos estos datos básicos, debemos saber qué cantidad de agua mensual necesita nuestro jardín.

El dimensionado o cálculo del volumen a acumular de aguas pluviales puede ser determinado en función de varios aspectos:

– Volumen máximo de recogida. En instalaciones donde se prevé un elevado consumo de aguas pluviales es importante tratar de acumular la máxima cantidad de agua que precipite.

– Volumen de consumo. En lugares donde la posibilidad de acumular aguas pluviales es mucho más elevado que la cantidad de agua necesaria para cubrir las necesidades, es importante estimar sólo la cantidad de agua necesaria.

– Espacio disponible. Siempre es importante tener en cuenta tanto el espacio disponible como el lugar de instalación. Hay que prever que se han de realizar acciones de mantenimiento tales como limpieza de filtros, limpieza de depósito, etc. Para optimizar la instalación de acumulación y reutilización de aguas pluviales, se debe determinar una media entre la cantidad de agua a utilizar y la cantidad de agua a recoger.

EFICIENCIA EN CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA

La mayoría de  aulas de nuestro I.E.S., disponen de una buena orientación geográfica, lo que quiere decir, que se puede aprovechar la luz natural en gran medida durante las horas de funcionamiento del Centro, además los huecos de ventana existentes son bastante grandes. Sin embargo, hemos detectado que existe una tendencia a encender el alumbrado de las aulas, antes que subir las persianas y así aprovechar las ventajas, tanto de confort como de ahorro energético que supone la luz natural.

Primera opción

Tras analizar el problema, hemos pensado que podría utilizarse un detector fotoeléctrico (Resistencia Dependiente de la Luz o LDR), para “obligar” a subir las persianas de las aulas cuando exista suficiente luz exterior. Para ello, se puede colocar una LDR en el exterior, que active un relé por medio de un transistor, y que el contacto libre de ese relé, se coloque en serie con el cuadro de interruptores del aula, impidiendo así, que aunque se intente activar cualquier interruptor, sea imposible encender el alumbrado, obligando de esta manera a subir las persianas y beneficiarse de la luz exterior natural.

Haciendo una visita a un almacén de material eléctrico, elegimos el sensor fotoeléctrico adecuado para nuestra instalación. Con este sistema, estimamos que se puede ahorrar más de un 70 % , en iluminación, ya que prácticamente en toda la jornada de utilización del aula,  debido al tamaño de los huecos y a la orientación favorable,  casi siempre podría aprovecharse la luz natural.

Segunda opción

Tanto en los pasillos como en los aseos hemos detectado otro problema y es que las luces se quedan encendidas sin que exista ninguna persona en su interior. Aunque se intentó concienciar a los alumnos de su uso racional, no ha dado demasiado resultado. Aquí, no es posible aplicar el sistema de “obligatoriedad de subir persianas“, que podría aplicarse a las aulas, ya que los huecos de ventana no poseen persianas instaladas, y además son muy pequeños como para garantizar una adecuada iluminación natural.

Buscando información para  la posible solución al problema, consultamos a un técnico electricista del pueblo, indicándonos que ya existe una normativa denominada Código Técnico de la Edificación (CTE), que obliga a los locales y dependencias de uso ocasional, la instalación de detectores de presencia, de manera que solo funcione el alumbrado cuando detecte que alguien se encuentra dentro del local.

Después del estudio realizado, la mejor opción es la de instalar unos detectores de presencia que existen en el mercado.

EFICIENCIA EN EL SISTEMA DE CALEFACCIÓN

SITUACIÓN ACTUAL

En este apartado trataremos de demostrar, la repercursión económica y medioambiental que tendría si se sustituyera, la caldera de calefacción existente (gasóleo), por una de biomasa (orujillo), no solo en nuestro I.E.S., sino en el resto de colegios e institutos.
Nuestro sistema de calefacción, está compuesto por una caldera de Gasóleo, con una potencia máxima de 230 kW, abastecida por una depósito de 5000 litros situado en una sala muy próxima a dicha caldera.

Hemos contabilizado el número de horas promedio de funcionamiento diario, resultando una media de 4 horas, de lunes a viernes y durante los meses de noviembre, diciembre, enero, febrero y marzo. Con esto, hemos obtenido un número de horas aproximado durante el periodo de calefacción anual de : 100 días x 3.5 = 350 horas/año.

Por otro lado, conociendo las características del gasóleo “C” :

Poder calorífico inferior : 42500 kJ/kg

Densidad : 0.85

Emisiones de C02 = 338 g/Kwh

Emsiones de S02 = 1000 mg/kg

Precio : 0.85 €/litro

Obtendremos un consumo, anual, teniendo en cuenta un rendimiento de la caldera según el fabricante de 0.90 de : 230×3600/(42500×0.90) = 21.64 kg/h. Para una densidad de 0.85, obtenemos para cada hora :  21.64 /  0.85 =  25.46 l/h.

Para un periodo completo de calefacción de 350 horas anuales : 25.56 x 350 = 8946 litros/año.

Por otro lado, teniendo en cuenta que las emsiones que genera un Kwh de gasóleo son de 338 gramos, nuestro I.E.S, emite cada año  : 230 Kwh x 350 horas x 338 g = 31096 Kg/año = 27 Tm/año de C02.
En el caso de emisiones de SO2, 1000 mg/kg x 25.64 kg/h x 350 h = 8.97 kg/año SO2

En cuanto al coste de la calefacción será de: 8946 litros x 0.85 € = 7684 €/año

MEJORA  PROPUESTA

Proponemos, sustituir la caldera de gasóleo actual, por una caldera de biomasa, basada en “orujillo”, que es un subproducto del olivar con las siguientes características:

Poder calorífico inferior: 15400 kJ/kg

Densidad: 0.75

Humedad : 12 %

Emisiones C02 = 0 kg

Rendimiento caldera biomasa: 0.90

Precio orujillo : 0.23 €/kg

Hemos consultado, con una empresa instaladora de la localidad, donde se nos ha indicado que técnicamente es posible hacerlo. Así, en la habitación destinada a la caldera podría colocarse otra de biomasa, sin mayor reforma que la simple sustitución, ya que las tuberías y accesorios existentes (válvulas, vaso de expansión, etc), valdrían.

La dependencia donde está situada el depósito de gasóleo, se desmantelaría, habilitando la misma, como almacen de orujo. Se ha estimado, que la capacidad necesaria para una autonomía de 1 mes, sería de : 230×3600 / (15400 x 0.90) = 59.75 kg/hora. Teniendo en cuenta la densidad del mismo, y que cada mes estaría funcionando 80 horas, se obtiene: (59.75 / 0.75) x 80 h/mes = 6373 litros = 6,4 m3.

La dependencia del gasóleo, tiene una dimensiones de 5.00 x 3.00 x 3.5, por lo tanto, tendriamos una capacidad suficiente.
En cuanto, a las emisiones de C02, por tratarse de biomasa, las emisiones son 0 g/Kwh, al igual que las emsiones de S02, también son prácticamente nulas (<0.1 %), por lo tanto, la ventaja medioambiental con respecto al cambio climático es notable.

Por último, en cuanto a la inversión económica :

Inversión a realizar según presupuesto empresa instaladora : 70.000 €.

Coste de calefacción : 59.85 x 350 = 21000 kg/año x 0,23 € = 4800 €/año

Ahorro por año :  7685 – 4800 =  2885 €/año

COMPARATIVA

GASÓLEO BIOMASA “orujillo”
Emisiones C02 27 Tm/año 0 Kg C02 / año
Emisiones S02 9 kg/año <0.1 %
Costo (€/anual) 7685 €/año 4800 €/año

CONCLUSIÓN

Podemos ver claramente, la ventaja económica y medioambiental, por sustituir en nuestro I.E.S., el sistema de calefacción por gasóleo, por otro de caldera de biomasa.

Dejamos de emitir a la atmósfera 27 Tm de C02.

Ahorro económico de 2885 €/año.

Además, si esto se hiciera extensivo al resto de colegios e institutos, las ventajas se multiplicarían de forma considerable en nuestra provincia o comunidad.

Créditos: imagen de Daniel Lobo.

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