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Oportunidades de Ahorro de Energía en Sistemas de Aire Acondicionado en Hoteles

Adalberto Charnichart de York en cooperación con la Alianza Para el Ahorro de Energía 
Cuando pensamos en cómo disminuir los costos de operación de los hoteles, de inmediato pensamos en la disminución del consumo eléctrico, y en este rubro, el consumo eléctrico del sistema de aire acondicionado representa alrededor del 30% del total, aunque si nuestro sistema no es eficiente, puede representar un porcentaje mayor. Lo anterior nos señala que si logramos tener un sistema de enfriamiento operando eficientemente, estaremos ayudando a reducir los costos de operación del hotel.

Adicional al beneficio de ahorrar dinero, el hecho de reducir el consumo eléctrico de nuestro hotel, también beneficiará al medio ambiente ya que al disminuir la generación de energía eléctrica, disminuimos la emisión de Dióxido de Carbono a la atmósfera, que es el principal componente que ocasiona el sobrecalentamiento de la Tierra, llamado también Efecto Invernadero.

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO
Antes que nada, es muy importante recordar que para todo proyecto de aire acondicionado, ya sea una nueva instalación o un reemplazo, es necesario contar con la ayuda de una compañía de ingeniería que nos ayude a analizar diferentes opciones, ya que no existen soluciones generales. Cada proyecto tiene sus propias alternativas y su propia solución.

Unidades de Ventana
La principal razón por la que se recurre a esta solución, es porque la inversión inicial es menor a la de un sistema de agua helada o central. El sistema de agua helada requiere de una inversión inicial de alrededor de 2.2 veces más que el de unidades de ventana.

Sin embargo, el consumo de energía eléctrica de un sistema de unidades de ventana es mayor que en un sistema central, ya que en este último, el hotel puede regular la capacidad de la unidad para operar a mejores eficiencias, mientras que en el primero dependerá del criterio del huésped.

Adicionalmente es importante mencionar que un sistema central es susceptible a automatizarse para disminuir los consumos de energía.

Sistema centralizado de Aire Acondicionado.
Este sistema es conocido también como sistema de agua helada, y consiste en una unidad central o más que genera agua a temperaturas de aproximadamente 7°C, la cual es distribuida por medio de tubería a las habitaciones y a las áreas comunes.

Estas unidades están compuestas por cuatro elementos principales que son: el evaporador, el condensador, el elemento expansivo o válvula de expansión, y el compresor.

La unidad absorbe el calor generado por el edificio (Hotel) por medio del evaporador que es un intercambiador de calor donde circula agua fría por un lado, y refrigerante por el otro. El agua sale del evaporador a aproximadamente 7°C, y regresa a 12°C. Este último diferencial de temperatura, se debe a la absorción de la carga térmica del edificio.

El gas refrigerante sale del evaporador hacia el compresor que aumenta su presión para llevarlo al condensador, donde el refrigerante se condesa en un intercambiador de calor, que puede utilizar agua o aire como medio de condensación.

Existen diversas opciones de unidades centrales o enfriadoras de agua (Chillers), y cada opción será la más adecuada, dependiendo de la ubicación del hotel, la disponibilidad y costo del agua, así como las tarifas de energía eléctrica en el lugar de la aplicación.

Cuando se hace una selección en el equipo a utilizar se debe tomar en cuenta que los equipos enfriados por agua son más eficientes que los enfriados por aire, pero se debe analizar el sistema completo, ya que al sistema de enfriamiento por agua tiene que agregársele el consumo eléctrico de los ventiladores de la torre de enfriamiento y en de las bombas de agua de condensación.

El componente que consume la mayor parte de la energía en una Unidad Enfriadora de Agua (Chiller), es el compresor, y este puede ser de diferentes tipos. En la tabla siguiente mostraremos los principales tipos de compresores y su consumo promedio en Kilowatt por Tonelada al 100% de su capacidad, de acuerdo al medio de condensación:

Tipo de Compresor

Medio de Condensación

Kw/T.R.

I.P.L.V.

Reciprocante

Aire

1.1

10.5 EER

Rotativo (Scroll)

Aire

1.1

11.5 EER

Tornillo

Aire

1.1

12.2 EER

Reciprocante

Agua

0.9

15.7 EER

Tipo de Compresor

Medio de Condensación

Kw/T.R.

Kw/T.R. Promedio

Tornillo

Agua

0.65

0.575

Centrífugo

Agua

0.55

0.523

Centrífugo c/Variador

Agua

0.55

0.460

Los datos de Kw/T.R. están dados a condiciones ARI (American Refrigeration Institute).

El I.P.L.V. , es el valor integrado del comportamiento a cargas parciales. Aunque el Kw/T.R. es una referencia inicial, no debe tomarse como algo absoluto, ya que este valor se toma al 100% de la capacidad del equipo, es decir a las condiciones de diseño, las cuales son las condiciones más críticas. Estas condiciones ocurren solo el 1% del tiempo total de operación del equipo durante un año. Por lo anterior es que es muy importante conocer el comportamiento del equipo operando a cargas parciales, es decir, a condiciones por debajo del 100% de su capacidad. Por la razón anterior, se muestra un promedio de los Kw/T.R a cargas parciales en los casos de las unidades enfriadas por agua.

El I.L.P.V. es una mejor referencia, pero no es la mejor, ya que solo toma cuatro puntos de operación, que son, al 100%, 75%, 50% y 25%, pero les da el mismo peso a cada uno de ellos, cuando en realidad los equipo operan mayormente entre el 50 y el 75% de su capacidad. De aquí, que se vuelve tan importante, hacer un análisis específico en cada caso, tomando en cuenta no solamente cuatro puntos, sino todo el perfil de la carga térmica durante un año. Las principales compañías fabricantes de equipo, cuentan con programas de simulación vía computadora para obtener datos mucho más cercanos a la realidad, donde se analizan diferentes opciones de equipo, cargando datos del clima, costos de energía eléctrica, etc.

De alguna manera podemos generalizar, con las debidas precauciones comentadas, diciendo que los sistemas enfriados por agua son más eficientes que los sistemas enfriados por aire, debido a que las temperaturas alcanzadas para la condensación del refrigerante, son menores con agua que con aire. A pesar de lo anterior, no hay que olvidar que si analizamos globalmente la situación, en la opción de condensación por agua, habría que involucrar los costos de agua, del tratamiento de la misma y del consumo eléctrico de las bombas de agua de condensación y de los ventiladores de las torres de enfriamiento.

A diferencia de los datos anteriormente mencionados, que son de equipos nuevos, las eficiencias de sistemas antiguos son menores, y adicionalmente se han deteriorado por el paso del tiempo y algunas veces por la falta de un mantenimiento adecuado. La mayor parte de los equipos enfriadores de agua existentes desde hace 15 años, son reciprocantes o centrífugos. En el caso de una unidad enfriadora tipo reciprocante enfriada por aire con 15 años de operación, su consumo de energía, es de alrededor de 1.7 Kw/T.R. , y el de un centrífugo enfriado por agua de la misma edad estará alrededor de 0.9 Kw/T.R. Con lo anterior, nos podemos dar cuenta que las nuevas tecnologías pueden ayudarnos a disminuir considerablemente nuestros recibos de energía eléctrica.
 
EJEMPLO
Podemos hacer un cálculo muy rápido para tener una idea del potencial de ahorro de energía que podemos tener con el cambio de un enfriador antiguo, por uno actual de mayor eficiencia.

Capacidad del Enfriador:

300 T.R.

Eficiencia equipo en uso:

0.90 Kw/T.R

Eficiencia equipo nuevo:

0.60 Kw/T.R.

Costo de uso energía eléctrica:

0.35 $/Kwh

Factor de diversidad:

0.60 (Este se relaciona con el nivel de ocupación promedio)

 

Cálculo 1 (Enfriador en uso)
0.6 X 300 T.R. X 0.90 Kw/T.R. X 0.35 $/Kwh X 365 Días/Año X 24 h/Día =
496,692 $/Año

Cálculo 2 (Enfriador nuevo)
0.6 X 300 T.R. X 0.60 Kw/T.R. X 0.35 $/Kwh X 365 Días/Año X 24 h/Día =
331,128 $/Año

Diferencia: 165,564 $/Año

Como se puede ver, en este rápido primer cálculo, existe una diferencia importante en ahorro con el hecho de tener un enfriador más eficiente. Un cálculo particular y más detallado, nos puede arrojar cifras que nos ayudaran a soportar la decisión de cambiar o renovar nuestros equipos.

CONCLUSIONES
Cada vez se vuelve más imperativo voltear la mirada hacia nuestros consumos energéticos, ya que un mal aprovechamiento de ellos nos llevará a utilizar más recursos monetarios de nuestras empresas y a enviar más bióxido de carbono a la atmósfera.
Debido a que el sistema que más consume energía eléctrica en nuestro hotel es el sistema de aire acondicionado, realizar un estudio detallado y profesional de la eficiencia de éste, nos puede llevar a grandes ahorros. Podemos pensar en cada parte del sistema, y encontrar opciones en los enfriadores, las bombas, las torres de enfriamiento, y en el sistema de manejo de aire.
Debemos analizar nuestras opciones de inversión, no solo con el tiempo de retorno de inversión, sino también pensando en que existen opciones de financiamiento por parte del gobierno y de otras instituciones.

La Alianza para el Ahorro de Energía (Alliance to Save Energy) es una organización sin fines de lucro lucrativa establecida en Washington D.C. que trabaja en México, Brasil y la Republica Dominicana.  Para mas información de cursos educativos, contacte a Stephanie Campbell al (202) 530-2224 o fax (202) 331-9588 en Washington, D.C.



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