Encontrar y valorar la carga base nocturna

La carga base de un edificio es la demanda que permanece cuando nadie trabaja. Una parte debe funcionar: refrigeración, salas de servidores, sistemas contra incendios y de seguridad, protección antihielo y ventilación necesaria para mantener seguro el espacio. Otra parte no: alumbrado olvidado, unidades de tratamiento de aire mantenidas en modo ocupado por una anulación y equipos en espera. Los errores de horario de alumbrado y climatización se corrigen en el BMS. Las fugas de aire comprimido y la falta de un enclavamiento antihielo requieren mantenimiento o trabajo de control. Elimine una carga solo cuando la evidencia demuestre que es evitable.

Leer los periodos de inactividad

Utilice datos de 15 minutos o más frecuentes para valorar la carga nocturna. Los totales mensuales no separan noche y día. Ni 15 minutos ni media hora muestran ciclos más cortos que el intervalo. Un compresor que funciona cinco minutos de cada diez parece una línea plana de la mitad de su potencia activa en todos los intervalos. Para ver el ciclo, mida su circuito cada minuto o menos.

Separe noches laborables, fines de semana, festivos y eventos inusuales como paradas o mantenimiento nocturno. Compare periodos equivalentes. Convierta las marcas temporales a hora local antes de seleccionar la ventana de inactividad. Si se selecciona en UTC, se desplaza una hora en cada cambio horario y puede incluir el arranque matutino.

Para medir el nivel utilice percentiles. El estudio de perfiles de carga del Lawrence Berkeley National Laboratory toma el percentil 2,5 de la demanda de cada día como carga casi base y el 97,5 como carga casi máxima. No use el mínimo: una sola interrupción o pérdida del contador puede fijarlo y dejar de representar el funcionamiento normal.

La relación entre carga casi base y casi máxima indica rápidamente si la carga fija necesita explicación. El estudio da medianas de días laborables para cuatro edificios de Martinez, California, entre primavera y otoño de 2008:

El centro de menores y la cárcel están ocupados todo el día, por lo que cabe esperar una carga nocturna alta. La oficina A tiene una relación mayor que ambos. Una oficina próxima a ese valor, sin sala de servidores ni proceso que lo explique, merece una inspección nocturna.

Compare el perfil con estos patrones:

Una carga plana de 20 kW y otra que oscila entre 0 y 40 kW con un ciclo de trabajo del 50 % consumen la misma energía durante una noche. Apuntan a equipos distintos.

Valorar una carga evitable

Valore solo la parte que ha demostrado evitable, no toda la carga nocturna. Calcule las horas a partir de la ocupación real, no del número de noches.

Considere una oficina ocupada de 07:00 a 19:00, de lunes a viernes. Está ocupada 60 de las 168 horas semanales: vacía 108 horas por semana o 5.616 horas en 52 semanas. Irlanda tiene diez festivos. Si cierra un día laborable en cada uno, los diez días de doce horas suman 120 horas. En total son 5.736 horas, el 65 % del año. El día sobrante tras 52 semanas añade otras 12 o 24 horas según el día de la semana. Una carga evitable de 8 kW durante esas horas consume:

8 kW × 5.736 h = 45.888 kWh al año

A 0,25 €/kWh, cuesta 11.472 € al año. Contar solo noches laborables, 12 horas durante 250 noches, da 3.000 horas y 24.000 kWh: deja fuera casi la mitad del desperdicio.

Asigne a cada hora su tarifa. Las tarifas de uso de red de ESB Networks para clientes empresariales con medida por intervalos de 2022/23 fijan la franja nocturna de 23:00 a 08:00 en verano e invierno. Suponga una tarifa nocturna en esa franja y una tarifa diurna única para las demás horas, sin considerar la punta de 17:00 a 19:00. Cada laborable de la oficina anterior tiene ocho horas vacías nocturnas y cuatro fuera, de 19:00 a 23:00. Cada día de fin de semana tiene nueve y quince. Cada festivo añade una hora nocturna, de 07:00 a 08:00, y once diurnas. Con precios supuestos de 0,15 €/kWh de noche y 0,25 €/kWh de día:

La cifra de tarifa plana sobrestima el ahorro en 2.421 €, o un 27 %. La guía FEMP sobre opciones tarifarias explica las franjas horarias. Ninguna de las cifras incluye cuotas fijas, cargos por demanda ni coste de la intervención. La calculadora de costes eléctricos añade las demás partidas.

Compruebe la energía reactiva antes de retirar una gran carga nocturna. Para clientes de demanda máxima, ESB Networks aplica un recargo por bajo factor de potencia a los kVArh que superan un tercio de los kWh durante el periodo de facturación, equivalente a un factor de potencia aproximado de 0,95. La corriente magnetizante de transformadores y los motores poco cargados demandan potencia reactiva durante la noche. Si se retira carga resistiva, como alumbrado o calefactores, los kWh bajan, pero los kVArh no; la relación sube.

Para cargas cíclicas utilice la potencia media de ventanas completas de inactividad, no la potencia nominal ni un único pico. Una ventana que abarca muchos ciclos reduce el error de los ciclos parciales en sus extremos: doce horas contienen 36 ciclos de 20 minutos. Promedie varias noches comparables para que una excepcional no determine el resultado.

Seguir la carga hasta el equipo

Empiece con el perfil del edificio. Añada contadores donde distingan explicaciones: primero cuadros principales y después circuitos del cuadro con mayor carga nocturna. No sume la lectura de un cuadro a las de sus circuitos aguas abajo, pues contaría dos veces la misma carga. La diferencia entre el cuadro y la suma de circuitos medidos es la carga no asignada. La guía de submedición explica cómo elegir puntos.

Si el contador de facturación está en el lado de media tensión de un transformador propiedad de la instalación, su lectura nocturna incluye pérdidas de transformador que ningún contador de circuito ve. La pérdida en vacío permanece mientras está energizado. El límite de nivel 2 del Reglamento (UE) n.º 548/2014 para un transformador nuevo de 1.000 kVA sumergido en líquido es 693 W, unos 6.070 kWh al año. Uno antiguo puede perder más. La pérdida con carga varía con el cuadrado de la corriente. Al 20 % de carga representa el 4 % de la cifra a plena carga: 304 W frente al límite de 7.600 W del nivel 2. Incluya ambas en la carga no asignada. No son una avería.

Antes de usar los datos de un contador nuevo, compruebe si alguna fase indica potencia negativa. Un sensor de corriente invertido resta del total y puede ocultar una carga nocturna. La guía sobre potencia negativa explica cómo encontrarlo.

Compruebe primero:

• ¿Cae la demanda cuando se va el personal de limpieza o termina el último turno?
• ¿Coinciden los horarios de ventilación y calefacción con la ocupación real, incluidos festivos?
• ¿Funciona calefacción o refrigeración durante una parada?
• ¿Quedó activa una anulación manual después del mantenimiento?
• ¿La carga en espera procede de muchos equipos pequeños o de un circuito?

Durante la inspección nocturna, examine unidades de tratamiento de aire, circuitos de calefacción y protección antihielo sin enclavamiento por temperatura exterior, agua caliente calentada continuamente y aire comprimido.

En una instalación de aire comprimido, la carga nocturna del compresor sirve como prueba de fugas. Con todos los consumidores de aire apagados, el compresor carga y descarga solo para reponer el aire perdido. La ficha sobre fugas del Departamento de Energía y Compressed Air Challenge expresa la fuga como porcentaje de capacidad:

Fugas (%) = (T × 100) / (T + t)

T es el tiempo medio en carga y t el tiempo medio sin carga, ambos en minutos. Un contador en el circuito del compresor permite calcularlos a partir de su perfil. Si carga tres minutos y descarga nueve, pierde el 25 % de su capacidad en fugas. La ficha sitúa las fugas por debajo del 10 % en un sistema bien mantenido, alrededor del 20 % en uno típico con mantenimiento insuficiente y hasta el 30 % en uno deficiente. Recomienda repetir la prueba cada trimestre.

La correlación con un horario o evento indica dónde buscar. Antes de proponer cambios, confirme qué equipo es y por qué funciona. Algunas cargas nocturnas son deliberadas: cámara frigorífica que conserva producto, calefactor que protege del hielo una sala de bombas contra incendios o sala de servidores que presta un servicio alojado.

Verificar el cambio

Antes de modificar, registre horario, estado del equipo, temperatura exterior o producción y periodo de medida. Acuerde el cambio con el responsable del equipo.

Mida el ahorro en el cuadro o circuito afectado, no en el contador principal que mezcla todos los demás cambios. Esta es la opción B, aislamiento de la reforma con medición de todos los parámetros, de la guía FEMP de M&V. Pide un periodo que abarque todas las condiciones de funcionamiento. Para modificar un horario nocturno, utilice al menos cuatro semanas comparables antes y después: unas veinte noches laborables y ocho días de fin de semana en cada periodo. Para calefacción o protección antihielo, normalice por grados-día de calefacción o compare solo noches de temperaturas exteriores similares.

Compare días completos, no solo noches. Una consigna nocturna menor puede producir un arranque más intenso y un pico matutino. Si la energía nocturna cae 40 kWh y el calentamiento de 06:00 a 09:00 sube 15 kWh, el ahorro es de 25 kWh diarios. Un pico matutino mayor también puede elevar el cargo por demanda. La guía de ahorro energético explica la diferencia entre cambio bruto y ahorro ajustado.

Convertir el estudio en monitorización

Fije un intervalo esperado para cada periodo de inactividad y documente el horario supuesto. Calcule la demanda media de cada ventana de inactividad en las últimas veinte noches laborables comparables, cuatro semanas. Ponga el límite superior en el mayor de esos valores más un margen, por ejemplo del 10 %. Ese máximo es el extremo del funcionamiento demostrado como normal y el margen admite una noche algo distinta. Use más margen para cargas que siguen el clima.

El método tiene un punto débil: una noche anómala entre las veinte eleva el límite hasta salir de la ventana. Excluya noches con fallo conocido antes de calcular. Dé al fin de semana su propio intervalo. Restablezca el rango tras cada cambio aprobado; si no, una carga que vuelve poco a poco al nivel anterior seguirá dentro del límite antiguo.

Cuando la carga nocturna salga del intervalo, avise a una persona identificada. La alerta debe incluir circuito, kW medidos, rango esperado y periodo. Una alerta que solo da el total del edificio no indica qué revisar.

Medición y avisos con ZEM y Edge

Los analizadores eléctricos ZEM miden los cuadros y circuitos que forman la carga nocturna. Un ZEM comunica por Zigbee, sin cable de datos de vuelta al cuadro. Un electricista cualificado instala sus sensores de corriente y referencia de tensión. También necesita alimentación auxiliar de 85 a 480 V CA.

Un Gateway con Edge guarda el historial por intervalos en la instalación y lo representa por circuito. Una regla de automatización Edge sobre la potencia de un circuito puede emitir una alerta y enviar correo. Puede limitar la regla a una ventana que cruce medianoche, como 19:00 a 07:00 en días seleccionados. Edge evalúa la ventana según la hora local del Gateway, así que no se desplaza al cambiar la hora. Configure una espera superior a un ciclo normal de la carga antes de avisar, para que un solo arranque del compresor no active la alerta. Otra regla de calidad de datos avisa cuando la lectura del contador queda obsoleta, de modo que el silencio de un contador no se confunda con una carga estable.