1.3.2.-ut6 (manual de teoría)

UNIDAD DIDCTICA 6

EFICIENCIA ENERGTICA EN COMUNIDADES DE REGANTES

MSTER UNIVERSITARIO DE GESTIN Y DISEO DE PROYECTOS E INSTALACIONES

CURSO 2012-2013

ASIGNATURA

EFICIENCIA Y AHORRO DE ENERGA

abadiaCuadro de texto2014-2015

UNIDAD 6. EFICIENCIA ENERGTICA EN COMUNIDADES DE REGANTES

MSTER DE GESTIN Y DISEO DE PROYECTOS E INSTALACIONES 1

NDICE

Pgina

OBJETIVOS.................................................................................................................................. 1 INTRODUCCION. ......................................................................................................................... 3

6.1. CONCEPTOS DE EFICIENCIA DEL USO DEL AGUA Y LA ENERGA EN INSTALACIONES DE RIEGO ................................................................................................ 5

6.1.1. CONCEPTO DE EFICIENCIA DEL AGUA DE RIEGO ....................................... 5 6.1.2. CONCEPTO DE EFICIENCIA ENEGTICA DEL REGADO ............................. 6

6.2. CLCULO DE LA EFICIENCIA ENERGTICA DE UNA COMUNIDAD DE REGANTES ............................................................................................................................ 8

6.2.1. VARIABLES DE CLCULO................................................................................. 8 6.2.2. CALCULO DE LA EFICIENCIA ENERGTICA MEDIANTE ANLISIS DE TIPO ENERGTICO .................................................................................................................. 9 6.2.3. CALCULO DE LA EFICIENCIA ENERGTICA MEDIANTE ANLISIS DE ALTURAS PIEZOMTRICAS Y POTENCIAS................................................................ 12 6.2.3. CALIFICACION ENERGTICA ......................................................................... 15

6.3. AUDITORAS ENERGTICAS EN COMUNIDADES DE REGANTES..................... 16 6.3.1. OBJETIVO DE UNA AUDITORA...................................................................... 16 6.3.2. FASES EN EL DESARROLLO DE UNA AUDITORA ...................................... 17 6.3.3. METODOLOGA DE REALIZACIN DE UNA AUDITORA ............................. 19 6.3.4. PROTOCOLO DE AUDITORAS ENERGTICAS............................................ 23

RESUMEN................................................................................................................................... 25

UNIDAD 6. EFICIENCIA ENERGATICA EN COMUNIDADES DE REGANTES


OBJETIVOS

El objetivo general de la presente unidad es conocer como se analiza la eficiencia energtica de una comunidad de regantes, as como las posibles medidas correctoras, siendo los objetivos especficos los siguientes:

Conocer la relacin entre la eficiencia del agua y la energa en una comunidad de regantes.

Conocer qu componentes intervienen en la eficiencia energtica de una comunidad de regantes.

Conocer cmo se calcula la eficiencia energtica de una comunidad de regantes.

Conocer el proceso de realizacin de una auditora energtica en una comunidad de regantes.



INTRODUCCION.

La modernizacin del regado llevada a cabo en Espaa en la ltima dcada como consecuencia de la ejecucin de diversos planes de modernizacin impulsados por el Gobierno de Espaa, como el Plan Nacional de Regados, el Plan de Choque de Modernizacin de Regados, el Plan Agua y la Estrategia Nacional para la Modernizacin Sostenible de los Regados, ha consistido bsicamente en la sustitucin de las antiguas redes de distribucin de agua de riego formadas por acequias y canales, por redes ramificadas de tuberas a presin. Estas redes permiten la conexin directa de los sistemas de riego por goteo y aspersin, sin necesidad de grupos de presin adicionales en las parcelas de riego. Este proceso de modernizacin ha dado lugar a que, en el periodo 1970 2007, el consumo de agua se reduzca en ms de un 20%, mientras que el consumo de energa se ha incrementado un 650%.

Tras el proceso de modernizacin, las Comunidades de Regantes, que son las entidades encargadas de gestionar la distribucin de agua de riego en Espaa, se han visto con una infraestructura altamente tecnificada, pero con unos procedimientos de gestin obsoletos, debido al cambio de infraestructuras. De todos los aspectos de la gestin, uno de los puntos crticos de los nuevos sistemas de distribucin de agua de regado, es el control y la gestin de la energa, ya que la modernizacin ha dado lugar a infraestructuras ms eficientes en trminos de consumo de agua, pero menos eficientes en trminos de consumo de energa.

El control y la gestin de la energa se han convertido en una de las principales preocupaciones por parte de los gestores de las comunidades de regantes, debido a tres circunstancias nuevas con las que se han encontrado:

1. La mayor demanda de energa de los sistemas de distribucin modernizados.

2. El incremento del coste de la energa, como consecuencia de la supresin de las tarifas especiales para riegos y la liberalizacin del mercado elctrico espaol, desde julio de 2008.

3. El mayor incremento peridico del coste de la energa de los ltimos aos, para paliar el llamado dficit tarifario (Real Decreto-Ley 6/2009).

Estas circunstancias han ocasionado que el gasto energtico de las comunidades de regantes pase a ser uno de los principales problemas de la gestin econmica de las mismas, llegando a representar en ocasiones ms del 70% del gasto econmico total.

En Espaa existen un total de 7.196 comunidades de regantes y otros tipos de colectivos de riego que gestionan el 69% de la superficie regable. De ellas, en el ao 2008, fin de vigencia del Plan Nacional de Regados, alrededor de un 8% haban modernizado ya su infraestructura de distribucin de agua y cerca de un 42% estaban en vas de modernizarla. Las comunidades de regantes gestionan y explotan los sistemas de distribucin de agua de riego. Recae, por tanto, sobre ellas la competencia de la gestin de una parte muy importante del consumo energtico del regado, de forma que todas las iniciativas encaminadas a estimar y reducir el consumo energtico de las comunidades de regantes contribuirn a la disminucin del consumo energtico agrcola y global.

Una de las medidas reflejadas en el Plan de Accin 2008-2012 de la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energtica en Espaa (PAE4+) para potenciar el ahorro energtico en el regado, es la realizacin de auditoras energticas en comunidades de regantes. Las auditoras energticas son estudios que tienen como objetivos principales la medida o estimacin del consumo energtico y la propuesta de medidas


4 MASTER EN GESTIN Y DISEO EFICIENTE EN PROYECTOS E INSTALACIONES

de ahorro. Para realizar una auditora energtica en una comunidad de regantes, el procedimiento se inicia con una toma de datos a partir de la cual se identifican los puntos crticos de consumo energtico para posteriormente establecer y valorar las posibles medidas correctoras que permitan una mejora de la eficiencia energtica del sistema de distribucin.

En esta unidad se estudia el concepto de eficiencia energtica del regado y se aborda el desarrollo completo de una auditora energtica en una comunidad de regantes.



6.1. CONCEPTOS DE EFICIENCIA DEL USO DEL AGUA Y LA ENERGA EN INSTALACIONES DE RIEGO

En el mbito de la agricultura de regado, los cultivos requieren del recurso agua para conseguir producciones econmicamente rentables. A su vez, los actuales sistemas de riego modernizados, requieren energa que se consume en el transporte, distribucin y aplicacin del agua de riego. Esta necesidad de energa est condicionada por las barreras topogrficas existentes entre los puntos de captacin y las zonas de cultivo as como al empleo de sistemas de riego a presin, como son el riego por aspersin y el riego por goteo.

Por tanto, en los actuales regados modernizados el consumo de agua y energa estn ntimamente relacionados. Esa relacin es tanto mayor cuanto ms dependencia energtica tenga la zona regable, entendiendo por dependencia energtica la relacin entre el volumen de agua bombeado y el volumen total aplicado a lo largo de una campaa de riegos. En este sentido, existen zonas regables en las que es necesario el bombeo del agua, tanto para la captacin, como para el transporte, la distribucin y la aplicacin, por lo que cada m de agua que se aplique, necesita ser previamente bombeado, por lo que su dependencia energtica ser del 100%. Por el contrario, existen regados en los que la posicin de los puntos de captacin de agua respecto a los de consumo, tienen una localizacin topogrfica favorable, de forma que el agua puede ser transportada por gravedad hasta la zona de riego, sin necesidad de consumir energa, Incluso, en aquellos casos en los que el desnivel topogrfico favorable sea elevado, puede que tampoco sea preciso aportar energa para poder regar por aspersin y goteo. En estos casos, la dependencia energtica sera nula, no siendo necesario consumir energa para poder regar. Entre ambas situaciones existen un amplio abanico de dependencias energticas en funcin de la ubicacin de los puntos de suministro y la topografa de las zonas regables.

Por todo ello, en aquellos regados con un determinado porcentaje de dependencia energtica, el ahorro de agua es proporcional al ahorro de energa, y este ahorro ser tanto mayor cuanto mayor sea dicha dependencia energtica. En este sentido, un regado que ahorre el 30% de agua ahorrar un 30% de energa.

No obstante, a la hora de analizar el aprovechamiento de energa, la eficiencia energtica se desvincula de la eficiencia del uso del agua, entendiendo que un regado ser tanto ms eficiente energticamente, cuando para el suministro de un mismo volumen de agua a la presin necesaria, el consumo energtico sea menor.

6.1.1. CONCEPTO DE EFICIENCIA DEL AGUA DE RIEGO Desde la primera definicin del concepto de eficiencia del uso de agua de riego

dada por Israelsen en 1932, en la que relacionaba la cantidad de agua consumida en la produccin de un cultivo dado, con la cantidad de agua movilizada para riego, se han dado mltiples definiciones de eficiencia que tratan definir el aprovechamiento del agua para el riego de los cultivos. De esta forma, una baja eficiencia representaba una gran cantidad de agua perdida, simplificando as el proceso. Posteriormente, el concepto de eficiencia del riego se desglos en los tres procesos asociados al riego como son el transporte, la distribucin y la aplicacin en parcela, si bien, el agua que no era directamente aprovechada por el cultivo, se entenda que era agua perdida, sin considerar que esa agua puede retornar aguas debajo de los puntos de aplicacin para volver a reutilizarse. Este concepto ha sido sometido a numerosas revisiones, para representar con mayor precisin el aprovechamiento de agua para la produccin agrcola.



En cualquier caso, el trmino eficiencia del riego viene a representar el aprovechamiento por parte del cultivo que se hace del agua de riego movilizada. Es por tanto un concepto asociado al manejo del sistema de riego, cuyo lmite mximo est condicionado por la uniformidad del sistema de riego empleado, de forma que para que un cultivo tenga una produccin ptima, el riego ha de ser uniforme y adems eficiente.

Hoy da, existen tcnicas de riego deficitario controlado, que consisten en reducir la dosis de riego en determinados estados fenolgicos del cultivo que no afectan a la produccin del mismo, pudiendo ahorrar una cantidad considerable de agua, sin reduccin de la produccin.

Por tanto, cualquier tcnica de ahorro de agua en un regado modernizado con una determinada dependencia energtica, producir un ahorro de energa proporcional al ahorro de agua.

6.1.2. CONCEPTO DE EFICIENCIA ENEGTICA DEL REGADO El consumo energtico regado se produce en los grupos de bombeo instalados

en las estaciones de elevacin. Sin embargo, su eficiencia energtica no depende exclusivamente del rendimiento de dichos equipos (motores, bombas y elementos accesorios) sino tambin del aprovechamiento de la energa que permita el diseo de las infraestructuras de riego.

Como se ha indicado anteriormente, en el mbito del regado, el ahorro de agua se analiza mediante la eficiencia del uso del agua, de forma que las prdidas de agua en el proceso de conduccin, distribucin y aplicacin no se consideran a la hora de analizar la eficiencia energtica del sistema, sino que se analizan aparte. Por tanto, a la hora de analizar la eficiencia energtica, se considera que un sistema de riego ser tanto ms eficiente energticamente, cuando para un mismo suministro de agua a la presin necesaria, tenga un consumo energtico menor.

La eficiencia energtica de una red de distribucin de agua de riego a presin, denominada Eficiencia Energtica General (EEG), representa la relacin entre la energa requerida por los sistemas de riego en parcela suministrados (Er) y la energa consumida (Ec). Esta eficiencia general se puede desglosar a su vez en dos componentes que dependen ambas de la energa suministrada (Es). Estas dos componentes son la Eficiencia de Suministro Energtico (ESE) y la Eficiencia Energtica de los Bombeos (EEB). Por tanto, EEG se puede expresar segn la siguiente ecuacin:

EEBESE EE

EE

EEEEG

c

s

s

r

c

r (6.1.) La EEG puede tericamente adoptar valores entre 0 y 1, por lo que se puede

expresar en tanto por ciento.

La ESE representa la relacin entre la energa requerida por el sistema de riego (Er) y la energa hidrulica suministrada por los bombeos (Es). Depende del diseo y manejo del sistema de distribucin de agua de riego, ya que ambos procesos condicionan el suministro de energa que se aporta al sistema. Por ejemplo, si en el diseo de la red colocamos balsas de regulacin a una altura excesiva, se va a suministrar al sistema mucha ms energa que la realmente requerida, por tanto la eficiencia del suministro ser baja.

La eficiencia de suministro energtico se debe obtener para cada sector hidrulico independiente y para toda la red de distribucin. Se entiende por sector hidrulico independiente, aquel sector de distribucin de agua que se alimenta de uno



o varios puntos de suministro y uno o varios bombeos que abastecen exclusivamente a la superficie regable del sector. En caso de que haya varias infraestructuras de tuberas de distribucin de agua claramente diferenciadas, pero que compartan bombeos y/o puntos de suministro de agua, se deben englobar todas las infraestructuras de distribucin en un nico sector de riego.

Para poder determinar la eficiencia del suministro energtico, se debe establecer en primer lugar el balance de energa entre la energa demandada por el sistema de riego abastecido por dichos recursos en la zona de cultivo y la energa inicial del agua en cada punto captacin del sector hidrulico o de la comunidad de regantes. Una vez obtenido ese balance de energa, se compara dicho valor con la energa hidrulica que se suministra al sector. Tambin se puede calcular en trminos de alturas piezomtricas, mediante la relacin entre la diferencia de alturas piezomtricas, es decir altura piezomtrica demandada por el sistema de riego y la altura piezomtrica en los puntos de captacin, y la altura piezomtrica aportada por los grupos de bombeo.

Por otro lado, la EEB representa la relacin entre la energa hidrulica suministrada (Es) y la energa consumida (Ec). Esta energa consumida es, en la mayora de los casos, en forma de energa elctrica. Esta eficiencia se puede obtener tambin en trminos de potencia, calculndose en este caso como la relacin entre la potencia hidrulica suministrada (Ns) y la potencia realmente absorbida (Na). representa por tanto, el rendimiento de los equipos de bombeo.

En general, en el rendimiento total de los equipos de bombeo intervienen los siguientes rendimientos individuales:

Rendimiento de la bomba (b). Es el que tiene la bomba en funcin de su diseo. Representa el cociente entre la potencia hidrulica suministrada por la bomba y la potencia recibida en el eje de la bomba. Los valores habituales de oscilan entre 0,75 y 0,85.

Rendimiento del motor (m). Es el que tiene el motor de accionamiento. Se calcula como el cociente entre la potencia suministrada en el eje y la absorbida por el motor, siendo habituales valores que oscilan entre 0,8 y 0,9.

Rendimiento del cableado y aparallaje de maniobra, existente desde el transformador hasta el motor de accionamineto (c). Esta prdida de rendimiento se debe a que en el cableado se produce una cada de tensin que conlleva una prdida energtica en general y en particular una prdida de energa en forma de calor por efecto Joule, pudiendo tener gran importancia en bombeos sumergidos en pozos a gran profundidad.

Rendimiento del variador de velocidad que acciona el motor (v). Es variable en funcin de la frecuencia de salida resultante. Puede tener valores que oscilan entre 0,95 y 0,97.

Rendimiento hidrulico de la instalacin (p). Tiene en cuenta las prdidas de carga existentes entre la salida de la bomba y el punto de medida de la presin provocadas por los codos, vlvulas de mariposa, vlvulas de retencin, etc.

El rendimiento total de la estacin de bombeo, vendr dado por la siguiente expresin:

EEB = t = b m c v p (6.2.)



6.2. CLCULO DE LA EFICIENCIA ENERGTICA DE UNA COMUNIDAD DE REGANTES

6.2.1. VARIABLES DE CLCULO Las variables de clculo de la eficiencia energtica se pueden ver en la Figura

6.1, que corresponde con una red de distribucin a presin genrica de una comunidad de regantes. En ella se presentan cuatro puntos de suministro de agua, los cuales, en funcin de la cota de captacin, entran a la red por gravedad (suministro 4) o mediante bombeo (suministros 1-3), para suministrar a la red de distribucin la presin necesaria demandada por el sistema de riego abastecido. El sistema de distribucin comienza en un embalse de cabecera del que parte una red ramificada sobre la que se conectan diferentes hidrantes que abastecen de presin y caudal necesarios para el correcto funcionamiento del sistema de riego en parcela. Adems cuenta con tres bombeos, de los cuales dos de ellos conectan directamente a la red de distribucin, de forma que el agua impulsada ir directamente a los hidrantes, en caso de estar stos abiertos, o al embalse de cabecera, en caso de que los hidrantes estn cerrados.

Depsito

Limite de la zona regable

Curva de nivelLmite de zona de cota constante

Bombeo 3 (Vk, Hk)

Bombeo 2 (V2, H2)

Tuberas principales

Bombeo 1(V1, H1)

z 1

2z

3z

4z

5z

jz

Suministro 3 (V3 z3, P3)



EmbalseSuministro 4 (Vi, zi, Pi)

1S

S 2

S 3

S 4

S 5

S j

d1P

P d2

P d3

P d4

P d5

P dj

Hidrantes

V d1

d2V

d3V

d4P

d5V

djV

Figura 6.1.- Red de distribucin a presin genrica.

Los datos necesarios para el clculo de la eficiencia energtica son los siguientes:

1. Datos de la zona regable: Superficie de la zona regable Sj a una cota conocida zj; Presin demandada por el sistema de riego abastecido Pdj (entre 25 cuando se abastece riego por goteo y 45 m para riego por aspersin).

2. Datos de los recursos hdricos disponibles: Volumen aportado por cada punto de suministro de agua Vi; Cota a la que entra dicho volumen aportado zi; Presin de entrada del agua Pi (suele ser 0).



3. Datos de los bombeos existentes: Volumen bombeado por cada bombeo Vk; Caudal aportado por cada bombeo Qk; Altura manomtrica aportada por cada bombeo Hk;

El clculo de EEG y por tanto de ESE y EEB, se puede hacer mediante un anlisis de energas, o mediante un anlisis de alturas piezomtricas y potencias.

6.2.2. CALCULO DE LA EFICIENCIA ENERGTICA MEDIANTE ANLISIS DE TIPO ENERGTICO

6.2.2.1. Clculo de la eficiencia de suministro energtico (ESE) La Eficiencia de Suministro Energtico (ESE) es el primer factor del clculo de

EEG en la ecuacin (6.1). Para su clculo se debe establecer el balance entre la energa del agua demandada por el sistema de riego y la energa inicial del agua en los puntos de captacin, y dividir dicho valor entre la energa suministrada al sistema:

TNE

EEESE

ss

r

(6.3)

Donde Er es la energa requerida por el sistema de riego, en kWh; Es es la energa hidrulica suministrada, en kWh; E es el balance de energa, en kWh; Ns es la potencia hidrulica suministrada, en kW; y T es el tiempo de funcionamiento, en h.

En la ecuacin (6.3) el balance de energa (E) es en realidad la diferencia entre la energa potencial del agua demandada y la energa potencial del agua que entra al sistema, expresadas en kWh. La Energa potencial de una masa de agua vendra dada por la siguiente ecuacin:

HgVHgME (6.4) Donde E es la Energa potencial, en Julios; M la masa de agua, en kg; g es la

aceleracin de la gravedad (9,81 m/s); es la densidad del agua (1000 kg/m), V es el volumen de agua, en m; y H es la atura piezomtrica del agua (cota ms presin), en m. Considerando que 1 julio equivale a (1/3.600.000) kWh, la energa potencial expresada en kWh sera la siguiente:

HV002725,0000.600.3

HV81.91000000.600.3

HVgHgVE (6.5)

Por tanto, en la ecuacin (6.3) E se calculara mediante la siguiente ecuacin: );HVHV(002725,0EIEDE iidjdj

iiidjjdj PzVPzV002725,0E (6.6)

Donde ED es la energa demandada por el sistema de riego abastecido, en kWh; EI es la energa inicial del agua en los puntos de captacin, en kWh; Vdj es el volumen de agua demandado por la zona de cultivo j, en m; Hdj es la altura piezomtrica demandada por la zona j, en m; Vi es volumen de agua en el punto de captacin i, en m; Hi es la altura piezomtrica de agua en el punto de captacin i, en m; zj es la cota de la parcela o zona de cultivo j, en m; Pdj es la presin demandada por la parcela o



zona j, en m; zi es la cota del punto de captacin i, en m; y Pi es la presin del agua en el punto de captacin i, en m, que normalmente tiene un valor nulo, ya que el agua suele captarse a presin atmosfrica.

La presin demandada por el sistema de riego abastecido, suele oscilar entre 25 y 30 m, en sistemas de riego por goteo, y entre 40 y 45 m, cuando abastece a sistemas de riego por aspersin. El valor de la presin no incluye las prdidas de carga desde los puntos de entrada hasta los hidrantes de consumo, por lo que las prdidas de carga de las tuberas son evaluadas como prdidas de energa.

El volumen de agua demandado, se obtiene a partir de la dotacin media de agua demandada dj (m/ha), midiendo la superficie existente (Sj) en una zona j de cota conocida (zj). El volumen demandado por dicha zona se puede calcular multiplicando por la dotacin media de agua, lo que implica que el agua que entra se distribuye proporcionalmente en toda la superficie regable, como se muestra en la siguiente ecuacin:

T

jTjjdj S

SVSdV (6.7)

Donde, Vdj es el volumen de agua demandado por la zona de cultivo j, en m; VT es el volumen total de agua que entra en la comunidad de regantes (VT =Vi), en m. En estos casos para obtener la superficie Sj a una cota conocida zj, se debe medir la superficie comprendida entre dos curvas de nivel consecutivas y los lmites de la zona de riego, donde se abastece a un mismo sistema de riego, con unas necesidades de presin concretas. Se deben contabilizar las curvas de nivel con diferencias de cota de 5 m.

En cuanto a la energa suministrada (Es), como se aprecia en la ecuacin (6.3), es el producto de la potencia hidrulica suministrada por el tiempo de funcionamiento. Si se considera el volumen aportado por cada bombeo y su altura manomtrica media de suministro, se puede calcular mediante la siguiente ecuacin:

kkkkss HV002725,036001000HVgTNE (6.8)

Donde Ns es la potencia hidrulica suministrada, en kW; T es el tiempo de funcionamiento, en h; es la densidad del agua (1000 kg/m), g es la aceleracin de la gravedad (9,81 m/s); Vk es el volumen de agua suministrado por el bombeo k, en m; y Hk es la atura manomtrica suministrada por el bombeo k, en m.

La altura manomtrica suministrada Hk se calcula a partir de la siguiente ecuacin:

esaaiik PPhzhzH (6.9) Donde zi es la altura geomtrica de la impulsin medida como la diferencia de

cota entre el final de la impulsin y el eje de la bomba, en m; hi es la prdida de carga total de la tubera de impulsin, en m; za es la altura geomtrica de la aspiracin medida como la diferencia de cota entre el nivel de la lmina de aspiracin y el eje de la bomba, en m; ha es la prdida de carga total de la tubera de aspiracin, en m; Ps es la presin a la salida del bombeo medida a la altura del eje de la bomba, en m; y Pe es la presin a la entrada del bombeo medida a la altura del eje de la bomba, en m.

Por tanto, a partir de (6.6) y (6.8), si desarrollamos la ecuacin (6.3), el clculo de ESE sera mediante la siguiente ecuacin:



;HV002725,0

))Pz(V)Pz(V(002725,0ESE

kk

iiidjjdj

kk

iiidjjdj

HV))Pz(V)Pz(V

ESE (6.10)

La ecuacin (6.10) se puede aplicar tanto para un sector hidrulico independiente como para toda la comunidad de regantes, segn se incluyan en los sumatorios, los datos de volmenes, cotas, presiones y alturas manomtricas de un nico sector, o de toda la comunidad de regantes.

Asimismo, la ecuacin (6.10) se puede aplicar a partir de los datos de funcionamiento de la red de distribucin, sin necesidad de realizar una toma de datos especfica en los equipos, siempre y cuando la altura manomtrica suministrada por los bombeos sea ms o menos constante a lo largo de todo el periodo de estudio, y ese dato sea conocido por los gestores de la comunidad de regantes. Esta situacin se da exclusivamente en los bombeos que elevan agua a una cota constante, como sucede en los bombeos que elevan agua a balsas de almacenamiento o regulacin y en los pozos. Sin embargo, en bombeos que inyectan directamente a la red de distribucin no se puede aplicar esta ecuacin sin realizar una toma de datos especfica, ya que la altura manomtrica suministrada no es constante a lo largo del periodo de funcionamiento del bombeo. En estos casos se deben tomar datos de altura manomtrica suministrada por cada bombeo a lo largo de un periodo representativo del funcionamiento anual de cada bombeo, y determinar la altura manomtrica media suministrada por cada uno de ellos. La forma de calcular la altura manomtrica es la mostrada en la ecuacin (3.9). En caso de tomar datos especficos, tambin se puede calcular la ESE mediante un anlisis de alturas piezomtricas, como se muestra en el apartado 6.2.3.

6.2.2.2. Clculo de la eficiencia energtica de los bombeos (EEB) El clculo de la eficiencia energtica del bombeo mediante un anlisis de tipo

energtico, se obtiene mediante la relacin entre la energa hidrulica suministrada y la energa consumida. La energa consumida se puede obtener directamente de las facturas elctricas, y corresponde con la energa activa total consumida por los bombeos. Por tanto, teniendo en cuenta las ecuaciones (6.1) y (6.8), EEB se puede calcular mediante la siguiente ecuacin:

facturadak

kk

c

s

EHV002725,0

EEEEB (6.11)

Segn se incluyan en los sumatorios los datos de un nico bombeo, los bombeos de un sector hidrulico o los de toda la red de distribucin, obtendremos la EEB individual de cada bombeo, del sector hidrulico o de toda la comunidad de regantes, respectivamente.

El clculo de EEB mediante la ecuacin (6.11) a partir de los datos de funcionamiento habituales de la red de distribucin, por un lado requiere que el bombeo funcione a una altura manomtrica constante, y por otro que la facturacin de la energa consumida por cada bombeo sea independiente para cada uno de los bombeos. Como se ha visto en el apartado anterior, nicamente los bombeos a cota constante y los pozos pueden suministrar una altura manomtrica constante, por lo que no se podra aplicar a bombeos que inyectan directamente a red. Por otro lado, cada estacin de bombeo debe tener un contrato elctrico que slo abastezca a dicho bombeo. Esta situacin es habitual, cuando tenemos estaciones de bombeo aisladas



unas de otras, pero cuando existen varios bombeos prximos, se suele tener un mismo contrato elctrico para cada todos los bombeos, como sucede cuando existen bombeos en pozos que extraen agua subterrnea y la almacenan en una balsa de riego prxima al pozo, y luego una estacin de bombeo que toma el agua de dicha balsa y la inyecta a un red de distribucin de agua a presin. En esos casos, no se puede conocer la energa facturada por cada uno de los bombeos contabilizados en el contrato, por lo que se debe recurrir a calcular la EEB mediante un anlisis de potencias, como se aborda en el apartado 6.2.3.

6.2.2.3. Clculo de la eficiencia energtica general (EEG) A partir de las ecuaciones (3.10) y (3.11), EEG la ecuacin para el clculo de la

EEG, sera la siguiente:

;E

HV002725,0HV

))Pz(V)Pz(VEEG

facturadak

kk

kk

iiidjjdj

facturadak

iiidjjdj

E))Pz(V)Pz(V

002725,0EEG (3.12)

Con esta ecuacin se obtiene directamente EEG, sin saber la contribucin a la misma de ESE y EEB. Como se ha comentado en los dos apartados anteriores, el clculo de EEG mediante la ecuacin (3.12), slo se puede realizar cuando cada bombeo tiene un contrato elctrico independiente. Para el resto de situaciones, EEG se debe calcular mediante un anlisis de alturas piezomtricas y potencias suministradas y absorbidas, como se aborda en el apartado siguiente.

Como se ha comentado en el apartado 6.2.2.1., en la ecuacin (3.12) se debe cumplir que Vdj =Vi = VT, lo que equivale a considerar que toda el agua que entra a la comunidad de regantes es aplicada en toda la zona de riego, ya que el volumen de agua demandado en cada zona de cultivo (Vdj) de superficie conocida (Sj), se calcula mediante la ecuacin 6.7. Con esta hiptesis, se asume que no hay prdidas de agua durante el proceso de distribucin. Si embargo, si se conocen los volmenes aplicados en la zona de cultivo, se cumple que Vi > Vdj debido a las prdidas de agua en el proceso de distribucin. En este caso, si se calcula la eficiencia energtica mediante la ecuacin (3.12), se obtendra la eficiencia general (EG), ya que la prdida de agua estara incluida como prdida de energa, por lo que EG incluira tambin la eficiencia de distribucin de agua. La relacin Vdj / Vi representa la eficiencia de distribucin del sistema.

6.2.3. CALCULO DE LA EFICIENCIA ENERGTICA MEDIANTE ANLISIS DE ALTURAS PIEZOMTRICAS Y POTENCIAS

Es habitual que no se presenten de forma simultnea las condiciones para poder calcular la eficiencia energtica con un anlisis de tipo energtico, sin necesidad de tomar datos especficos, como se ha visto en el apartado anterior, ya que suele ser poco probable que cada bombeo de una comunidad de regantes tenga un contrato elctrico individual, y adems eleve agua a una altura manomtrica ms o menos constante a lo largo de todo el ao. Por tanto, cuando no se dan esas dos situaciones, se deben tomar datos especficos de tipo hidrulico y elctrico en cada bombeo, la ESE se puede calcular mediante un anlisis de alturas piezomtricas y la EEB mediante un anlisis de potencias suministradas y absorbidas.



6.2.3.1. Clculo de la eficiencia de suministro energtico (ESE) El clculo de ESE con un anlisis de alturas piezomtricas se obtiene mediante el

cociente entre el balance de alturas piezomtricas y la altura total suministrada por todos los puntos de inyeccin de la red, como se muestra en la siguiente ecuacin:

ICEHESE (6.13)

Donde H es el balance de alturas piezomtricas, en m; e ICE es el ndice de carga energtica, en m, que representa la altura media de presin inyectada a la red por cada punto de entrada de agua a la misma.

El balance de alturas piezomtricas, H, se obtiene como la diferencia entre la altura piezomtrica demandada (HD) y la altura piezomtrica inicial del agua en los puntos de captacin (HI):

HIHDH (6.14) La altura piezomtrica demandada (HD) se mide en metros y representa la

altura piezomtrica media demandada en toda la zona de cultivo. Depender por tanto de la superficie de cada zona (Sj) de cota conocida (zj) as como de la presin de diseo necesaria en cada una de las zonas considerada (Pdj). Se calcula mediante la siguiente ecuacin:

T

djjj

T

djj

S)Pz(S

SHS

HD (6.15) Donde ST es la superficie total de la zona de cultivo, y Hdj la altura piezomtrica

demandada en la zona j.

Por otro lado, la altura piezomtrica inicial del agua en los puntos de captacin (HI), se mide igualmente en metros y se obtiene mediante la siguiente ecuacin:

T

iii

T

ii

V)Pz(V

VHVHI (6.16)

Donde Vi es volumen de agua en el punto de captacin i, en m; Hi es la altura piezomtrica de agua en el punto de captacin i, en m; zi es la cota del punto de captacin i, en m; y Pi es la presin del agua en el punto de captacin i, en m, que normalmente tiene un valor nulo, ya que el agua suele captarse a presin atmosfrica.

El ndice de carga energtica ICE representa la altura manomtrica media suministrada por todos los puntos de inyeccin de agua a presin a la red, tanto los bombeos como las entradas de presin por gravedad procedentes de depsitos o balsas situados a cotas elevadas. Se obtiene a partir de la siguiente ecuacin:

T

kk

VHVICE (6.17)

Donde ICE es el ndice de carga energtica, en m; Vk es el volumen de agua bombeado por el bombeo i, en m3; Hk es la altura manomtrica suministrada por el bombeo k, en m; y VT es el volumen total de agua suministrado al sistema de riego, incluido el que se suministra por gravedad, en m3. En el caso de las balsas, como su aportacin de energa es por gravedad, la altura manomtrica suministrada sera nula, por lo que no contribuiran al sumatorio de alturas manomtricas suministradas pero s entrara en el sumatorio del volumen aportado, en el denominador de la ecuacin 6.17.



El ndice de carga energtica representa por tanto la altura manomtrica media suministrada por todos los bombeos, en relacin con el volumen total de agua suministrado a toda la superficie de riego.

Por tanto, desarrollando la ecuacin (6.13) a partir de las ecuaciones (6.14) a (6.17), la eficiencia de suministro energtico se calculara mediante la siguiente ecuacin:

T

kk

T

iii

T

djjj

VHV

VPzV

SPzS

ICEHIHD

ICEH

)()(

ESE (6.18)

La eficiencia de suministro energtico (ESE) representa el cociente entre la energa necesaria a aportar al sistema y la energa real suministrada por todos los bombeos y puntos de entrada de agua. En caso de que el H fuese negativo (lo que indicara que la altura inicial del agua es superior a la altura demandada) y el ICE mayor de 0 (lo que indicara que hay bombeos), ESE sera nulo. Pero, si en ese caso, el ICE fuera nulo, ESE sera del 100%.

La ecuacin (6.18), al igual que la (6.10), se puede aplicar tanto para un sector hidrulico independiente como para toda la red de distribucin, segn se incluyan en los sumatorios, los datos de superficies, volmenes, cotas, presiones y alturas manomtricas de un nico sector, o de toda la comunidad de regantes.

6.2.3.2. Clculo de la eficiencia energtica de los bombeos (EEB) El clculo de la eficiencia energtica de un bombeo mediante un anlisis de

potencias se obtiene mediante la relacin entre la potencia suministrada y la potencia absorbida por el bombeo. La potencia suministrada equivale a la potencia hidrulica suministrada, y la potencia absorbida, en caso de que el bombeo se accione con un motor elctrico, equivale a la potencia elctrica absorbida.

Para la determinacin de la eficiencia energtica de los bombeos existentes en una comunidad de regantes se debe calcular en primer lugar la eficiencia energtica de cada uno de los bombeos, aplicando la siguiente ecuacin:

a

sk N

NEEB (6.19)

Donde EEBk es la eficiencia energtica del bombeo k, en tanto por uno; Na es la potencia absorbida por el bombeo k registrada durante el periodo de medida, en kW; y Ns es la potencia hidrulica media suministrada por el bombeo k durante el periodo de medida en kW.

La potencia hidrulica media suministrada por el bombeo k durante el periodo de medida, en kW, se obtiene a partir de la ecuacin:

kkkk

s HQgHQgN

1000

(6.20)

Donde es la densidad del agua, en kg/m (1000 kg/m); g es la aceleracin de la gravedad, en m/s (9,81 m/s2); Qk es el caudal medido suministrado por el bombeo k, en m3/s; y Hk es la altura manomtrica suministrada por el bombeo k, y se calcula mediante la ecuacin (6.9). La potencia absorbida se debe medir utilizando un analizador de redes elctricas, justo a la salida del transformador que alimenta la estacin de bombeo, despus del seccionador de baja tensin.



Una vez conocida la eficiencia energtica de cada uno de los k bombeos existentes en la comunidad de regantes, se debe calcular la eficiencia energtica general de cada sector hidrulico independiente, en caso de que los haya, y toda la comunidad de regantes, para lo que se pondera la eficiencia de cada bombeo en funcin del consumo energtico anual. Por tanto, la eficiencia energtica general de todos los bombeos se obtendr a partir de la siguiente expresin:

kkT

EEBkWhkWh

EEB 1 (6.21) Donde EEB es la Eficiencia Energtica de todos los bombeos del sector

hidrulico o de toda la comunidad de regantes, en tanto por uno; kWhk es la energa anual consumida por el bombeo k, en kWh; EEBk es la eficiencia energtica del bombeo k expresada en tanto por uno; y kWhT es la energa anual consumida por todos los bombeos del sector hidrulico o de toda la comunidad de regantes, en kWh.

Cuando se calcula la eficiencia energtica de todos los bombeos de un sector hidrulico o de la red completa, mediante un anlisis de potencias, no se puede aplicar el sumatorio de las potencias suministradas y absorbidas, ya que en ese caso obtendramos la media aritmtica de la eficiencia de los bombeos, y no sera representativo de la eficiencia media real de todos ellos: , la influencia de un bombeo de poca utilizacin y escasa potencia, tendra el mismo peso en la eficiencia de todos ellos que la de un bombeo de gran utilizacin y elevada potencia. Por ello, se debe obtener la eficiencia de todos ellos como una media ponderada de las potencias de cada uno, en funcin de la energa que consumen, como se muestra en la ecuacin (6.21).

6.2.3.3. Clculo de la eficiencia energtica general (EEG) A partir de las ecuaciones (6.18) y (6.21), se obtendra la eficiencia energtica

general de toda la comunidad de regantes, mediante el producto de ambas:

EEBESEEEG (6.22)

6.2.3. CALIFICACION ENERGTICA Tanto la eficiencia energtica de los bombeos (EEB), como la eficiencia

energtica general (EEG), se califican como eficiencia tipo A (Excelente) hasta eficiencia tipo E (No aceptable), segn los valores mostrados en las Tablas 6.1. y 6.2. respectivamente.



Tabla 6.1. Calificacin de la Eficiencia Energtica General

CALIFICACIN DESCRIPCIN ESPECIFICACIONES

A EFICIENCIA EXCELENTE EEG > 50%

B EFICIENCIA BUENA 40% EEG 50%

C EFICIENCIA NORMAL 30% EEG < 40%

D EFICIENCIA ACEPTABLE 25% EEG < 30%

E EFICIENCIA NO ACEPTABLE EEG < 25%

Tabla 6.2. Calificacin de la Eficiencia Energtica de los Bombeos

CALIFICACIN DESCRIPCIN ESPECIFICACIONES

A EFICIENCIA EXCELENTE EEB > 65%

B EFICIENCIA BUENA 60% EEB 65%

C EFICIENCIA NORMAL 50% EEB 60%

D EFICIENCIA ACEPTABLE 45% EEB 50%

E EFICIENCIA NO ACEPTABLE EEB < 45%

6.3. AUDITORAS ENERGTICAS EN COMUNIDADES DE REGANTES

6.3.1. OBJETIVO DE UNA AUDITORA El objetivo de una auditora energtica de una comunidad de regantes es evaluar

su consumo energtico de la misma y proponer medidas que supongan un incremento de la eficiencia energtica y, por tanto, un ahorro energtico y econmico para la comunidad de regantes. Este objetivo se desglosa en los siguientes objetivos especficos:

1. Evaluar el funcionamiento de los equipos consumidores de energa.

2. Evaluar el aprovechamiento energtico del diseo y manejo del sistema.

3. Calificar energticamente la comunidad de regantes.

4. Proponer mejoras del sistema desde el punto de vista del aprovechamiento

energtico y econmico.

5. Valorar energtica y econmicamente las mejoras propuestas.

La auditora energtica debe ser una herramienta especfica enmarcada dentro de un programa de ahorro energtico llevado a cabo por la comunidad de regantes. Para ello, se debe programar un plan de ahorro energtico, de forma que una vez realizada la auditora y planificadas las actuaciones, se decida cual va a ser el plan de actuaciones a ejecutar, realizando un seguimiento continuo de los resultados obtenidos con las medidas y mejoras propuestas en la auditora.



6.3.2. FASES EN EL DESARROLLO DE UNA AUDITORA El proceso de realizacin de una auditora conlleva una serie de fases previas y

posteriores, para que la auditora cumpla con sus objetivos principales. Estas fases son las siguientes:

1 fase: Compromiso de la Junta de Gobierno.

2 fase: Realizacin de una Auditoria energtica.

3 fase: Planificacin del presupuesto para inversiones.

4 fase: Ejecucin de las mejoras.

5 fase: Seguimiento, control y evaluacin

1 fase: Compromiso de la Junta de Gobierno.

El acuerdo de la Junta de Gobierno de la comunidad de regantes es una premisa fundamental, no slo para iniciar el proceso sino para asegurar su ejecucin, calidad y garanta de continuidad. La responsabilidad de la Junta de Gobierno se debe materializar en los siguientes aspectos:

- Constituir de un comit de ahorro de energa responsable de poner en marcha y coordinar el programa de ahorro de energa en la comunidad de regantes. Este comit tendr que incluir al tcnico de la comunidad.

- Nombrar a una persona responsable del comit, con la jerarqua y autoridad suficiente para garantizar la realizacin del programa. La participacin y el compromiso de todos los empleados involucrados y la comunicacin eficiente entre ellos son la base para alcanzar los objetivos del programa.

- Establecer metas de ahorro de energa dentro de la comunidad de regantes.

- Comprometer recursos, tanto econmicos como humanos, para poder hacer frente a la puesta en marcha del programa de ahorro de energa.

- Difundir las metas del programa de ahorro de energa entre los usuarios, as como entre los empleados de la comunidad de regantes, fomentando el estmulo de los trabajadores que participen activamente en funcin de los resultados.

2 fase: Realizacin de una Auditoria energtica.

La auditora energtica es el paso siguiente al acuerdo de la Junta y donde se empiezan a comprometer recursos humanos y econmicos para su realizacin. La auditora debe ser realizada por personal debidamente instruido en el funcionamiento de equipos elctricos e hidrulicos. La metodologa de realizacin de una auditora se aborda en el apartado siguiente.

3 fase: Planificacin del presupuesto para inversiones.

La asignacin de recursos para implementar y realizar los proyectos y las medidas de ahorro energtico debe hacerse desde una perspectiva global del desarrollo de la comunidad de regantes. En este sentido, la Junta de Gobierno tiene que comprometerse a aprobar el gasto requerido para el establecimiento de una, o ms, de las mejoras propuestas por el programa de ahorro energtico.

El diagnstico energtico puede identificar un gran nmero de medidas de ahorro de energa, tanto de bajo coste, como de inversin importante. Al respecto, la Junta de Gobierno deber tomar decisiones para obtener recursos y poder realizar diferentes proyectos de ahorro. Por ejemplo, medidas de bajo coste pueden asignarse al presupuesto de mantenimiento y aprovechar el tiempo del mismo personal de



mantenimiento. Las inversiones mayores posiblemente tendrn que esperar la planificacin del presupuesto anual para ser financiadas.

Sin embargo, pueden plantearse proyectos ms grandes y complejos para incrementar la eficiencia de la infraestructura de distribucin de agua, como son la sustitucin de grupos de bombeo, la sustitucin (o nueva implantacin) de lneas de distribucin o la construccin de nuevas infraestructuras. En estos casos, sera recomendable la contratacin de una empresa de ingeniera especializada, que efecte un estudio objetivo y un diseo adecuado. Para proyectos de esta magnitud, la comunidad de regantes puede acogerse a las ayudas que desde los organismos competentes de las Comunidades Autnomas (Agencias, Entes o Fundaciones de la Energa) se estn concediendo en el marco de la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energtica en Espaa 2008-2012.

4 fase: Ejecucin de las mejoras.

Una vez que se han identificado las medidas de ahorro, en el caso de que stas impliquen la necesidad de realizar obras, se han de ejecutar los proyectos de mejora. La Junta de Gobierno debe aprobar las inversiones a realizar para proceder a la fase de ejecucin.

sta es la etapa ms importante dentro del plan de trabajo y requiere de liderazgo y responsabilidad, y de nuevo debe involucrar a la Junta de Gobierno de la comunidad de regantes.

Como se ha descrito, muchas recomendaciones pueden ponerse en marcha con recursos propios: cambios en la operacin de equipos, programacin del mantenimiento, etc. y otras implicarn la reunin de consultores, ingenieras externas y fabricantes. En todos los casos se deber elaborar un programa de trabajo preciso, que permita administrar y supervisar la ejecucin de los proyectos.

5 fase: Seguimiento, control y evaluacin

Se trata del paso final en un programa de ahorro de energa y asegura que todos los elementos del programa se llevan a cabo. En realidad, esta etapa completa las actividades del comit de ahorro de energa de la comunidad de regantes. As, en esta etapa, el procedimiento de toma y anlisis de datos posiblemente tendr que ser capaz de analizar el impacto de ciertas medidas de conservacin ya establecidas.

El seguimiento asegura que la Junta de Gobierno siempre tiene conocimiento del consumo energtico y su impacto sobre los costes de captacin y distribucin de agua.

Algunos de los componentes del seguimiento, control y evaluacin incluyen:

- Seguimiento del consumo energtico, incluyendo un informe mensual que resuma los ndices energticos y explique cualquier desviacin del objetivo o del promedio de los ltimos meses.

- Seguimiento de la evolucin de los indicadores de gestin de la energa a travs del tiempo.

- Seguimiento de los costes energticos.

- Evaluacin de las necesidades de reajuste o de redefinicin de objetivos.

- Determinacin del avance o posible estancamiento del programa de ahorro de energa y sus posibles causas.



6.3.3. METODOLOGA DE REALIZACIN DE UNA AUDITORA La realizacin de una auditora se divide en la siguientes seis etapas:

Toma de datos Anlisis del aprovechamiento energtico (Clculo ESE y EEB) Obtencin de Indicadores de uso de la energa Calificacin energtica Propuesta de mejoras (Diseo y manejo, equipos, contratacin) Valoracin energtica y econmica de las mejoras

6.3.3.1. Toma de datos Los datos necesarios para la realizacin de una auditora son los siguientes:

Datos topogrficos Infraestructura y funcionamiento Suministro hdrico y Volmenes bombeados Consumo y coste energtico real (facturas) Consumo energtico medido en los equipos

Par la obtencin de los datos topogrficos se debe partir de cartografa digital escala mxima 1:5000, que debe ser calibrada mediante la toma de datos de campo, por medio de GPS de precisin. Con el GPS se debe tomar al menos los siguientes puntos: cotas de salida y coronacin de balsas de almacenamiento, cota de estaciones de bombeo, cotas de salida de bocas de pozos, cotas de puntos singulares de la red de distribucin ubicados a cotas mxima y mnima, que estn referenciados en los planos topogrficos. Los datos de infraestructura y funcionamiento hacen referencia al trazado y descripcin de la red de distribucin as como la forma de organizar el reparto de agua a los usuarios. As mismo, es necesario tomar datos de los volmenes de agua distribuidos a los usuarios, en todos los contadores con los que cuente la comunidad de regantes. Tambin son necearios los datos de consumo de energa tomados de las facturas de la compaa distribuidora.

Adems de todos estos datos, que son datos de funcionamiento habitual que maneja la comunidad de regantes en su proceso habitual de gestin, y por tanto pueden ser suministrados directamente por los gestores de la comunidad de regantes, se deben tomar datos de funcionamiento de los equipos consumidores de energa. Estos datos se refieren a los datos de consumo energtico instantneo que se han de medir en las estaciones de bombeo. Para ello ser requiere del almacenamiento simultneo de datos de tipo elctrico (intensidad, tensin, factor de potencia, potencia activa y potencia reactiva) e hidrulico (presin a la entrada y salida del bombeo y caudal instantneo suministrado).

6.3.3.2. Anlisis del aprovechamiento energtico (Clculo ESE y EEB) A partir de todos los datos tomados de la comunidad de regantes, se evala el

funcionamiento de los equipos consumidores de energa, obteniendo la eficiencia energtica de cada bombeo y la total de todos los equipos utilizados en la comunidad de regantes, tal y como se ha expuesto en el apartado 6.2.



6.3.3.3. Obtencin de Indicadores de uso de la energa Para realizar un completo diagnstico de la eficiencia energtica de la

comunidad de regantes es preciso utilizar indicadores de uso de la energa. Los indicadores son variables que dan informacin relevante sobre el funcionamiento de un sistema complejo. Tal y como contempla el Protocolo de Auditoras Energticas en Comunidades de Regantes propuesto por el IDAE, se analizan un total de 25 indicadores divididos en tres grupos:

a) Indicadores descriptivos: superficie regada y regable, volumen de agua que entra a la Comunidad y volumen de agua suministrada a los regantes, potencia contratada y energa consumida.

b) Indicadores de funcionamiento: relacionan el consumo energtico, la potencia absorbida y el coste energtico con la superficie regada y el volumen de agua servido.

c) Indicadores de eficiencia: permiten la calificacin energtica de la Comunidad de Regantes. Evalan las necesidades energticas del sistema y la eficiencia energtica, tanto de los bombeos como de la red hidrulica.

6.3.3.4. Calificacin energtica Atendiendo a los valores de ciertos indicadores se procede a la calificacin

energtica de la Comunidad de Regantes. sta consiste en la evaluacin de la gestin energtica, de la eficiencia energtica y del consumo de energa, tal y como se expone en el Protocolo de Auditoras Energticas en Comunidades de Regantes. Esta calificacin sirve slo para darnos una idea del aprovechamiento energtico de la comunidad de regantes auditada, en comparacin con otras comunidades de regantes de caractersticas similares, pero no aporta nada nuevo al funcionamiento de la misma. Adems tambin sirven de base para realizar una propuesta de mejora del funcionamiento que redunde en una mayor eficiencia enrgtica y menor consumo de energa, tal y como se expone a continuacin.

6.3.3.5. Propuesta de mejoras A partir del anlisis de los resultados de los indicadores evaluados en la auditoria

energtica se plantea la posibilidad de establecer mejoras que reduzcan el consumo energtico as como los costes energticos de la comunidad de regantes. Entre los tipos de medidas posibles, las hay de dos tipos: Medidas preventivas y medidas correctoras.

A. Medidas preventivas: Sirven para poder tomar las mejores decisiones que permitan mantener la eficiencia energtica y econmica de la energa en valores ptimos. Estas actuaciones se deben realizar de forma continua. Destacan las siguientes:

A.1. Formacin y capacitacin del personal de la Comunidad de Regantes, para el manejo de las instalaciones con criterios de ahorro energtico.

A.2. Monitorizacin y registro de parmetros de funcionamiento:

Pueden ser de dos tipos:

- Parmetros de seguimiento: sirven para controlar la evolucin del consumo mensual de agua y energa en la comunidad de regantes. Los datos necesarios se deben almacenar mensualmente, no siendo necesario un sistema automtico de captacin y almacenamiento de datos.



- Parmetros de diagnstico: sirven para identificar la causa que origina una anomala en el consumo de agua o energa detectada mediante los parmetros de seguimiento. Requieren de un sistema automtico de captacin y almacenamiento de datos que permita almacenar datos hidrulicos y elctricos al menos cada 15 minutos. Entre los datos hidrulicos se encuentran los caudales instantneos y presiones de bombeos, hidrantes, inicio de redes, etc. Entre los datos elctricos se encuentran los parmetros de consumo de los bombeos. La captacin de datos de tipo hidrulico y elctrico debe estar sincronizada para que se almacenen en el mismo instante.

Entre los parmetros de seguimiento a obtener destacan los siguientes:

Eficiencia global de distribucin de agua:

entrada de puntos losen agua de volumeneslos de Sumaregante de tomaslas de agua de volumeneslos de SumaED

Eficiencia de almacenamiento de agua:

entrada de puntos losen agua de volumeneslos de Sumabalsas las de salida la a agua de volmeneslos de SumaEalm

Eficiencia de distribucin de la red:

n distribuci de red la de inicio al agua deVolumen regante de tomaslas de agua de volmeneslos de SumaEDr

Energa especfica global: (kWh/m)

entrada de puntos losen agua de volmeneslos de Suma consumidoskWh Eav

Energa especfica por bombeo o contrato: (kWh/m)

bombeado agua deVolumen consumidoskWh bombaEav

Coste energtico especfico: )/(

entrada de puntos losen agua de volmeneslos de Suma totalenergtico Coste mCev

Coste energtico por bombeo o contrato: )/(

bombeado agua deVolumen bombeo energtico Coste mbombeoCev

Rendimiento de potencia:

i periodo maximetro registrada Potenciai periodo contratada PotenciaRp

A.3. Definicin y ejecucin de un programa de mantenimiento peridico de instalaciones:

- Realizar revisiones peridicas de vlvulas de corte, ventosas, vlvulas de desage, vlvulas de retencin, vlvulas de alivio, etc.

- Realizar revisiones peridicas de los sistemas de limpieza de filtros.



- Revisar el funcionamiento de las vlvulas de pi de los bombeos.

- Evitar la proliferacin del ovas y algas en las balsas de riego.

- Mantener cerrados los by-pass en las vlvulas de retencin a inicio de los bombeos.

B. Medidas correctoras:

Estudiados los puntos crticos de consumo energtico, se proponen tres tipos de medidas correctoras que pueden afectar a los equipos, al diseo o al manejo de las instalaciones o a la contratacin de la energa:

B1. Medidas basadas en el manejo y/o diseo de la instalacin. Este tipo de medidas mejoran la Eficiencia de Suministro Energtico (ESE). Entre ellas cabe destacar las siguientes:

Medidas de Diseo:

- Ubicacin ptima de balsas de riego

- Ubicacin ptima de estaciones de bombeo y filtrado

- Sectorizacin de instalaciones por sectores de cota homognea.

- Disear las redes para evitar la instalacin de vlvulas reductoras de presin en tuberas principales

Medidas de Manejo:

- Reorganizacin del reparto de agua en turnos de misma demanda energtica

- Cambio en el manejo de las Instalaciones segn las nuevas necesidades

B2. Medidas basadas en la mejora de los equipos de bombeo. Mejoran la Eficiencia Energtica de los Bombeos (EEB). Entre ellas cabe destacar las siguientes:

- Dimensionado de los grupos de bombeo para caudales de funcionamiento habitual de la instalacin.

- Instalacin de pequeos grupos de bombeo en paralelo con al menos dos bombas de velocidad variable.

- Mejora del factor de potencia

B3. Medidas basadas en la mejora de la contratacin de la energa. Mejoran la Eficiencia Econmica en la contratacin. Entre ellas cabe destacar las siguientes:

- Contratar slo la potencia realmente utilizada en cada periodo y no la total instalada.

- Ajustar el consumo de energa a los periodos contratados instalando discriminadores horarios automticos que paran la instalacin fuera de las horas contratadas.

6.3.3.6. Valoracin energtica y econmica Las mejoras propuestas deben ir avaladas por una estimacin del ahorro, tanto

econmico como energtico, que supone su implantacin para la comunidad de regantes. stas se valoran en trminos energticos y monetarios obteniendo los siguientes indicadores:

Ahorro econmico bruto (AEB): )/()/()/( kWhTeaokWhAEaoAEB



Ahorro econmico anual (AEA): ntomantenimietesAEBAEA cos Rendimiento Bruto de la Inversin (RBI): 100)(

IVAEAIRBI u

Periodo de amortizacin (PA): AEA

IPA Donde: I es la inversin, y Vu es la vida til

6.3.4. PROTOCOLO DE AUDITORAS ENERGTICAS El Protocolo de Auditoras Energticas en Comunidades de Regantes es un

documento editado y distribuido por el IDAE (Instituto para la Divesifiacin y Ahorro de Energa), correspondiendo a la publicacin n 10 de la serie de publicaciones del IDAE sobre Ahorro y Eficiencia Energtica en Agricultura, que fue publicado en el ao 2008 (Figura 6.2).

Figura 6.2.- Protocolo de Auditora Energtica en Comunidades de Regantes

Se trata de un documento a modo de formulario, en el que se define todo el proceso de realizacin de una auditora energtica en una comunidad de regantes, de acuerdo con la metodologa de realizacin expuesta en el apartado 6.3.3. Se aportan las tablas de datos necesarias para la toma de datos, el anlisis energtico, la obtencin de indicadores, la clasificacin energtica, la propuesta de medidas correctoras y la valoracin de dichas las medidas. Adems se incluye un apartado de Recomendaciones, en el que se hacen recomendaciones sobre las mejoras que deberan llevarse a cabo, tanto en el diseo, manejo, equipos y contratacin, priorizando la implantacin de las mismas en funcin de la dificultad de implantacin as como de su repercusin energtica y econmica.



Hasta la obtencin de indicadores y calificacin energtica (apartado 7 del protocolo), el documento va indicando la forma de calcular cada uno de los aspectos analizados. Sin embargo, dada la gran diversidad de posibles medidas correctoras de la eficiencia energtica que se pueden plantear en las comunidades de regantes, el documento slo las clasifica en los tres tipos de medidas correctoras que se han mencionado en el apartado 6.3.3.5. B, aportando las tablas correspondientes para consignar los ahorros esperados tras la adopcin de cada medida. Por tanto, esta propuesta de medidas depender de los conocimientos y competencia del ingeniero encargado de realizar la auditora.

El Protocolo se puede descargar a travs del siguiente enlace:

http://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga?file=/documentos_10995_Protocolo_auditoria_regantes_A2008_280bffb5.pdf

Para facilitar su edicin, se adjunta el Protocolo en formato Word, con la documentacin de la presente unidad didctica.



RESUMEN

El ahorro de energa en una comunidad de regantes es proporcional al ahorro de energa. No obstante, el ahorro de agua se analiza a travs de la eficiencia en el uso del agua, independiente del de ahorro de energa.

Un sistema de riego ser tanto ms eficiente energticamente, cuando para un mismo suministro de agua a la presin necesaria, el consumo energtico sea menor.

Se debe distinguir entre Eficiencia Energtica y Eficiencia Econmica de la tarifa elctrica. La Eficiencia Energtica est relacionado con el menor consumo de energa, mientras que la Eficiencia Econmica est relacionado con un menor coste de la energa para el mismo consumo final.

La Eficiencia Energtica General (EEG) de una comunidad de regantes es la relacin entre la energa requerida por los sistemas de riego abastecidos y la energa realmente consumida. Tiene dos componentes, la Eficiencia Energtica de los Bombeos y la Eficiencia de Suministro Energtico.

La Eficiencia Energtica de los Bombeos (EEB) representa la relacin entre la energa suministrada y la energa consumida. Mide lo bien que funcionan los equipos de bombeo.

La Eficiencia de Suministro Energtico (ESE) representa la relacin entre la energa requerida por el sistema de riego abastecido y la energa suministrada por los bombeos. Mide lo bien que est diseado y manejado el sistema de distribucin de riego.

El objetivo de una auditora energtica de una comunidad de regantes es evaluar su consumo energtico de la misma y proponer medidas que supongan un incremento de la eficiencia energtica y, por tanto, un ahorro energtico y econmico para la comunidad de regantes.

Las fases previas y posteriores que conlleva la realizacin de una auditora energtica en una comunidad de regantes son el compromiso de la Junta de Gobierno, la realizacin de la auditoria energtica, la planificacin del presupuesto para inversiones, la ejecucin de las mejoras y el seguimiento, control y evaluacin del proceso.

El desarrollo de una auditora energtica se divide en 6 etapas: Toma de datos, Anlisis del aprovechamiento energtico (Clculo ESE y EEB), Obtencin de Indicadores de uso de la energa, Calificacin energtica, Propuesta de mejoras (Diseo y manejo, equipos, contratacin) y Valoracin energtica y econmica de las mejoras propuestas.

1.3.2.-ut6 (manual de teoría)

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