ES2336293B1 - Dispositivo para la medicion de consumos energeticos y del comportamiento respetuoso con el medio ambiente de una unidad consumidora de energia. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la medición de consumos
energéticos y del comportamiento respetuoso con el medio ambiente de
una unidad consumidora de energía.
Dispositivo para la medición de consumos
energéticos y del comportamiento respetuoso con el medio ambiente de
una unidad consumidora de energía. Comprende un módulo de
introducción de datos (3), que está dotado a su vez por lo menos de
una entrada de un valor de consumo energético (E1, E2, E3, E4, E5,
E6) de una magnitud, medido en un correspondiente aparato de medida
(C1, C2, C3, C4, C5, C6) de la unidad consumidora de energía; un
teclado (6) de introducción de datos, medios de computación (4) que
reciben los datos procedente del módulo de introducción de datos y
del teclado, y que están provistos de un procesador que incorpora un
algoritmo de cálculo de un parámetro ecológico, indicativa del
comportamiento respetuoso con el medio ambiente de la unidad
consumidora de energía, a partir los consumos energéticos medidos y
de los datos introducidos; y una pantalla de visualización,
comunicada con los medios de computación. El parámetro ecológico se
calcula como una media ponderada de la suma de desviaciones de cada
valor de consumo energético medido con respecto a un valor de
referencia.
Description
Dispositivo para la medición de consumos
energéticos y del comportamiento respetuoso con el medio ambiente de
una unidad consumidora de energía.
La invención se refiere a un dispositivo para la
medición de consumos energéticos y del comportamiento respetuoso con
el medio ambiente, a partir de los consumos energéticos medidos y de
la producción de residuos, en una unidad consumidora de energía, ya
sea una unidad de confort (viviendas, colectividades, hostelería y
restauración, espacios de ocio, espacios deportivos, vehículos
motorizados tanto privados como públicos, y de mercancías, etc.) o
una unidad de producción.
La medición de este comportamiento respetuoso o
no se hará a través de lo que denominaremos "parámetro
ecológico", a partir de las mediciones de consumos energéticos
(consumos directos) y de la producción de deshechos o residuos que
genera (consumos indirectos).
Actualmente son conocidos muchos tipos de
controladores lógicos programares (PLC), en que, a partir de una
variables de estado, se determinan las salidas de un sistema (por
ejemplo eléctrico, o neumático, etc.), u otros tipos de dispositivos
que, a partir de unas entradas, calculan los valores de unos
parámetros de interés. Ejemplos de estos dispositivos pueden ser los
conocidos analizadores de red eléctrica, que, a partir de señales de
voltaje, intensidad de corriente y desfase, calculan la energía
eléctrica consumida por una instalación.
Sin embargo, no se conocen en la técnica actual,
dispositivos o aparatos que calculen parámetros o magnitudes
ecológicas a partir de datos de consumo energético y de producción
de residuos en instalaciones, si definimos tales parámetros o
magnitudes como una desviación de un punto de trabajo óptimo,
definido por una autoridad. Por ejemplo en que las emisiones de COx
ó NOx sean las mínimas posibles ateniendo a su utilización.
La presente invención tiene por finalidad
proporcionar un aparato que llene este vacío detectado en la técnica
actual.
A tal finalidad, el objeto de la presente
invención es un novedoso dispositivo de medición de consumos
energéticos y que calcula parámetros ecológicos a partir de los
consumos energéticos medidos y de datos de producción de residuos
que en su esencia se caracteriza porque comprende
un módulo de introducción de datos, que está
dotado a su vez por lo menos de una entrada de un valor de consumo
energético de una magnitud, medido en un correspondiente aparato de
medida de la unidad consumidora de ener-
gía;
gía;
un teclado de introducción de datos y de
selección de menús, en particular de datos de producción de residuos
de la unidad consumidora de energía;
unos medios de computación que reciben los datos
procedente del módulo de introducción de datos y del teclado, y que
están provistos de un procesador que incorpora un algoritmo de
cálculo de un parámetro ecológico a partir los consumos energéticos
medidos y de los datos introducidos; y
una pantalla de visualización, comunicada con
los medios de computación, para dar a visualizar el parámetro
ecológico calculado,
siendo dicho parámetro ecológico calculado como
una media ponderada de la suma de desviaciones de cada valor de
consumo energético medido con respecto a un valor de referencia.
\vskip1.000000\baselineskip
Según otra característica de la presente
invención, el dispositivo comprende medios para la introducción de
valores de producción de residuos.
En variantes preferidas, el dispositivo puede
comprender un módulo de entrada de un bus de datos de una red
domótica y/o una entrada USB para un bus de datos serie.
\vskip1.000000\baselineskip
En una realización de aplicación doméstica o
industrial el dispositivo comprende por lo menos:
una entrada de caudal de agua, procedente de un
correspondiente primer caudalímetro de agua;
una entrada de caudal de gases o líquidos
combustibles, procedente de un segundo caudalímetro de gases o
líquidos combustibles;
una entrada de medida de potencia eléctrica,
procedente de un contador o analizador de red eléctrica; y
una entrada de medida de peso de residuos
procedente de una báscula de pesaje de residuos.
\vskip1.000000\baselineskip
En una realización alternativa, para el cálculo
del parámetro ecológico correspondiente al vehículo automóvil, el
dispositivo puede comprender por lo menos:
una entrada de caudal de combustible, procedente
de un correspondiente caudalímetro de combustible del motor de un
vehículo automóvil; y
unos medios de introducción de la producción de
residuos del vehículo automóvil, seleccionados de entre: residuos de
goma de neumáticos, residuos de aceite del motor, residuos de
líquido refrigerante, y residuos de líquidos de circuidos cerrados,
sin ser éstos limitativos, mediante el teclado del dispositivo.
\vskip1.000000\baselineskip
El dispositivo puede contar adicionalmente con
una entrada de caudal de gases de escape, procedente de un
correspondiente caudalímetro de gases de escape del sistema de
combustión de la unida consumidora de energía, por ejemplo escape
del motor; y un analizador de gases para la medición de los niveles
de emisión de gases y partículas. El dispositivo compara el
resultado obtenido con los niveles admitidos por la normativa
vigente. La mala combustión y el consecuente exceso de emisión de
gases (CO_{2} y NOx) y partículas no es una cuestión de los
usuarios o productores, pues no inciden en ella, sino que el
responsable directo es el fabricante del aparato o cámara de
combustión. No obstante, de forma adicional, la reparación de dicha
anomalía sí que compete al usuario o productor. Esto afecta no sólo
a motores de explosión y calderas domésticas, sino también a centros
de producción y transformación.
Preferiblemente, el dispositivo comprende una
carcasa, que encierra los diferentes componentes del dispositivo, y
en cuya parte exterior se muestra el teclado y la pantalla.
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de
ejemplo no limitativo, formas de realización del dispositivo objeto
de la presente invención. En dichos dibujos:
la Fig. 1 es una vista esquemática en alzado
frontal, que muestra un dispositivo según la presente invención, con
sus conexiones particulares;
la Fig. 2 es un diagrama de bloques que ilustra
la composición interna del dispositivo de la Fig. 1; y
la Fig. 3 es una vista esquemática, que ilustra
un modo alternativo de realización de la invención, de aplicación en
automoción.
En dichos dibujos puede verse que la
constitución y modo del dispositivo para la medición de consumos
energéticos y para el cálculo de parámetros ecológicos a partir de
los consumos energéticos medidos, tanto directos como
indirectos.
La función del dispositivo de la invención es
medir el comportamiento o la conducta respetuosa con el medio
ambiente de una "unidad consumidora de energía". La "unidad
consumidora de energía" objeto de medida de las diferentes
manifestaciones energéticas consumidas posibles puede ser: una
vivienda, colectividad (hotel, polideportivo, residencia, espacios
deportivos, comercios, grandes almacenes, salas de ocio, edificios
de oficinas y despachos, centros de la administración...), centros
de transformación, talleres, almacenes, vehículos motorizados o
medios de transporte ya sean particulares como públicos.
El fundamento de la operativa consistirá en la
comparación del flujo energético básico real requerido por los
usuarios para su confort por persona con los consumos normales de la
normativa vigente amparada (por ejemplo en normas UNE, ISO, etc.)
y/o los recomendados por las administraciones oficiales del lugar
y/o datos estadísticos de consumos energéticos y residuos normales
(a partir de ahora "consumos tipo" englobando tanto flujos de
consumos energéticos como residuos por persona o por unidad propia
de una población determinada).
Para esta comparación, el sistema que se propone
calculará un parámetro ecológico como una media ponderada de la suma
de desviaciones de cada valor de consumo energético medido con
respecto a su correspondiente valor de referencia.
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Para ello, según puede verse en las Figs. 1 y 2,
el dispositivo 1 de la presente invención está constituido por un
aparato que tiene un cajeado o carcasa 2, que incorpora los
siguientes elementos:
un módulo de introducción de datos 3, que está
dotado de entradas de valores de consumo energético E1, E2, E3, E4,
de magnitudes, medidos en sendos y correspondientes aparato de
medida C1, C2, C3, C4;
un teclado 6 de introducción de datos y de
selección de menús, en particular de datos de producción de
residuos;
unos medios de computación 4, que reciben los
datos procedente del módulo de introducción de datos 3 y del teclado
6, y que están provistos de un procesador que incorpora un algoritmo
de cálculo de un parámetro ecológico a partir los consumos
energéticos medidos y de los datos introducidos; y
una pantalla de visualización 5, comunicada con
los medios de computación (4), para dar a visualizar el parámetro
ecológico calculado.
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El aparato está dotado de una alimentación
eléctrica 8, según puede verse en la Fig. 1.
Para la introducción de valores de producción de
residuos se pude utilizar una de las entradas E4, digital o
analógica, procedente de una báscula, o bien se puede introducir
manualmente el o los valores a través del teclado 6.
El dispositivo 1 puede complementarse con un
módulo de entrada 90 de un bus de datos 9 de una red domótica, y una
entrada USB 70 para un bus de datos serie 7, o unos medios
equivalentes.
\vskip1.000000\baselineskip
En la Fig. 1 se muestra un dispositivo
particularmente pensado para aplicación especial en edificación
(vivienda, hotel, polideportivo, residencia, espacios deportivos,
comercios, grandes almacenes, salas de ocio, edificios de oficinas y
despachos, centros de la administración, centros de transformación,
talleres, almacenes, etc.. La carcasa 2 comprende al menos las
siguientes entradas.
una entrada de caudal de agua E1, procedente de
un correspondiente primer caudalímetro de agua C1;
una entrada de caudal de gases o líquidos
combustibles E2, procedente de un segundo caudalímetro de gases o
líquidos combustibles C2;
una entrada de medida de potencia eléctrica E3,
procedente de un contador o analizador de red eléctrica C3; y
una entrada el medida de peso de residuos E4
procedente de una báscula de pesaje de residuos C4,
a través de los correspondientes puertos.
\vskip1.000000\baselineskip
El número de entradas estará adecuado a la
complejidad de I instalación. Por ejemplo, una industria puede
disponer de varios dispositivos de este tipo, cada uno de ellos
asociado a una correspondiente sección o unidad de fábrica,
almacenes, oficinas, etc.
En la Fig. 3 se muestra una realización
particularmente ideada para la automoción, en que el dispositivo
cuenta con una entrada de caudal de combustible E6, procedente de un
caudalímetro C6 de combustible, asociado al depósito de combustible
15; y una entrada de caudal de gases de escape E5, procedente de un
correspondiente caudalímetro C5 de gases de escape del sistema de
escape 14 del motor 13 de un vehículo automóvil 12. En este caso,
los flujos de producción de residuos del vehículo automóvil se
introducen manualmente por teclado, por ejemplo, residuos de goma de
neumáticos, residuos de aceite del motor, residuos de líquido
refrigerante, residuos de líquidos de circuidos cerrados y deshechos
de metales.
El dispositivo tiene una entrada 10 para que, de
forma opcional, se recoja la información procedente de un analizador
de gases 11 (Fig. 3), para la medición de los niveles de emisión de
gases y partículas. El dispositivo 1 compara el resultado obtenido
con los niveles admitidos por la normativa vigente.
El algoritmo de de los medios de computación 4
calcula el flujo energético básico total se obtiene mediante
evaluación los flujos de las manifestaciones energéticas medidas E1,
E2, E3, E4, E5, E6, etc., referido el número de personas que
disfrutan de la unidad a medir en cada trayecto. El algoritmo de
cálculo integra todos los trayectos de un periodo de tiempo en
tiempo a definir o el total acumulado.
Cada flujo tiene una incidencia en el medio
ambiente: el consumo de agua revierte en su aprovechamiento, el
consumo de combustibles se asocia a las emisiones directas de
CO_{2}, NOx ..., el consumo eléctrico de red a las emisiones
indirectas de CO_{2}, NOx... y la producción de residuos con el
impacto medioambiental indirecto, mediante la cantidad de papel,
vidrio, materia orgánica, plásticos, aceites y grasas, cauchos,
metales... expresada en kg que desecha la unidad por unidad de
tiempo y personas que disfrutan del confort de dicha unidad, para
compararlo con consumos y residuos tipo. Estos datos, una vez
tratados por el algoritmo, dan como resultado un parámetro ecológico
(que aquí denominamos "ecocom"), que es la medida de la
conducta respetuosa con nuestro medio ambiente, para dar
"ecocoms" integrales o combinados o individuales de la unidad
de confort o de producción.
En cuanto a la presentación de los resultados,
de dicha comparación se obtiene el porcentaje de consumo energético
real respecto a los consumos tipo, indicando si el comportamiento es
respetuoso (igual a cero o superior o abusivo cuando es negativo.
Ambas desviaciones se miden de forma porcentual. La unidad
porcentual de cada flujo se denomina "ecocom" positivos, si el
resultado es respetuoso o negativos si no lo es. El algoritmo de
todos los flujos nos da el "ecocom" integral de la unidad.
Pudiendo darse dificultades para recibir todos los flujos, el
algoritmo del ecómetro puede dar únicamente "ecocoms" de
aprovechamiento de agua y/o emisión de gases directos y/o emisión de
gases indirectos y/o producción de residuos. También se pueden medir
solo aquellos flujos que considere oportuno la administración
pública a efectos de tributar ecotasas, evaluando un paquete
especifico (que se puede denomina "ecocom
administrativo").
Los resultados se presentan de forma permanente
el en una pantalla 5, indicando en base a que periodos de tiempo se
evalúa: el acumulado del día, de la semana, el mes... u otros como
los consumidos por trayecto en el caso de vehículos. A efectos de
conocer mejor el aprovechamiento energético, mediante un menú se
puede visualizar los "ecocoms" ( día, semana, mes..) de
aprovechamiento de las diferentes fuentes de energía en la pantalla
o pasar a otra sucesivas con las emisiones directas, indirectas o
producción de residuos.
Como se ha mencionado anteriormente si por
dificultades de instalación sólo se calcula el consumo de uno o
varios flujos, la pantalla permanente indica que se trata de
"ecocoms" individuales por fuente energética o de residuo,
combinados o integrales.
En cuanto a la instalación de los diferentes
aparatos de medida C1, C2, C3, C4, C5, C6, etc., el caudalímetro de
agua C1, se sitúa aguas abajo del contador de compañía y aguas
arriba de la llave de vivienda, con la posibilidad de emitir
impulsos o señal analógica o digital o luminosa. Lo mismo se aplica
para C2, caudalímetro para gases o líquidos combustibles, para C3,
equipo de medida eléctrico en el cuadro general de la unidad, para
C5, en el caso de los gases de escape, y para C6, en el caso del
caudal de combustible de un vehículo automóvil. Lo mismo cabe decir
para el flujo de producción de residuos E4 que procederá de una
báscula C4. La emisión de información puede ser a su vez, alámbrica
o inalámbrica. En el caso de que no exista la instalación los datos
de flujos se pueden introducir manualmente mediante el teclado
6.
Resulta de la media aritmética ponderada de
todos los cocientes entre el valor absoluto de los flujos reales
(E1, E2, E3, E4, E5, ...) entrantes en la "unidad consumidora de
energía" objeto de medida de las diferentes manifestaciones
energéticas posibles, respecto a sus flujos o valores de referencia
correspondientes. Se toma el valor absoluto de los flujos reales
debido a que el consumo entrante de energía es de signo contrario a
un residuo, que indirectamente se asocia a otro consumo energético
exterior; por eso, como interesa las contribuciones de cada factor,
a efectos de que no se compensen entre ellas se toman todos en valor
absoluto del flujo, no del cociente de flujos.
Se define:
1.- Flujo de una manifestación energética
real entrante (E1, E2, E3, E4, E5, E6..., en general E_{i}):
Como la cantidad de energía consumida por unidad de tiempo de esa
manifestación energética, por usuario de la unidad que se mide. Así
por ejemplo el agua potable consumida en una vivienda es un flujo
energético por que se detrae de la naturaleza con un coste de
transporte, de potabilización ...; estos costes energéticos son
costes medio ambientales que van asociados a esa agua consumida. El
flujo de líquidos y gases combustibles consumidos es otro flujo
energético entrante real asociado a las emisiones directas de
CO_{2} y otros a la atmósfera. El consumo de electricidad es otro
flujo energético asociado a las emisiones indirectas de CO_{2} y
otros gases no deseados. Igualmente con los residuos, también son
indicadores del impacto medio ambiental e indicadores indirectos de
un gasto energético. Así por ejemplo también es un flujo energético
entrante la cantidad de vidrio que desechamos por idénticas razones,
pero no el que adquirimos y permanece para desarrollo de la
actividad en la unidad. Igualmente con el papel, la materia
orgánica, los envases, los recambios procedentes de reparaciones,
etc.
2.- Flujos tipo (C_{t}): Sería el
consumo energético medio deseado o recomendable por la
administración pública de la zona donde se desarrolla la actividad
de cada unidad a medir. En su defecto, caso de no existir políticas
medioambientales definidas por la administración se toman consumos y
normalizados o datos estadísticos de consumos, tanto entrantes como
consumo como salientes de residuo por habitante o por unidad de
producción.
3.- Coeficiente de ponderación
(C_{pd}): Cada cociente designa un porcentual de desviación
respecto al consumo tipo de manifestación energética consumida. Pero
no todos tienen la misma importancia atendiendo a:
- 3.1.-
- La costumbres en cuanto a consumos de la unidad. En ciertas regiones hay manifestaciones energéticas que poseen un peso importante por la proximidad del recurso, por precios subvencionados o por inexistencia de otras fuentes.... En estas situaciones hay que darle el peso específico adecuado que marque la administración o en su defecto los datos estadísticos. En el caso de un vehículo motorizado será despreciable el consumo de agua, pero no el de líquidos ó gases combustibles, el de residuos de aceites y grasas o el de residuos de cauchos, gomas y metales.
- 3.2.-
- Las políticas energéticas de la zona. Según la administración del lugar y atendiendo si a la medida de la conducta medioambiental se le asocia una tasa o tributo; hay que ponderar estos cocientes dependiendo lo que quiera primar o castigar la administración dichas desviaciones.
- 3.3.-
- Fines prácticos: Estos coeficientes pueden ser cero, por que la contribución de dicho consumo sea tan bajo que conviene despreciarlo, dado el coste que posee su medida. Por ejemplo la cantidad de residuos orgánicos de un ferrocarril eléctrico.
\vskip1.000000\baselineskip
Los coeficientes ponderados están acotados entre
0 y 1.
Así, el parámetro ecológico (ó "ecocoms",
en %), para "n" magnitudes de consumo energético o de residuos,
se calcula aplicando la fórmula:
De donde n es el número de fuentes de energía o
variables de residuo medibles (con coeficiente de ponderación
distinto de cero) y p la población que disfruta del confort de la
unidad a medir.
El resultado es un tanto por ciento que en tanto
se aproxima a cero el comportamiento es el deseable, si por el
contrario es negativo y se aparta de cero, la conducta de esa unidad
no es respetuosa y la distancia al cero es el grado de lo que se
aparta de la conducta deseada, por lo cual se puede penalizar y
medir tal penalización. Por último, si es positivo la conducta es
excelente y lo que se aparta del cero es la medida de su excelencia
medioambiental.
El dispositivo para la medición de consumos
energéticos y del comportamiento respetuoso con el medio ambiente,
según la presente invención, puede utilizarse para el cálculo de un
parámetro ecológico que puede servir de base para la aplicación de
las denominadas ecotasas por parte de la administración.
Claims (8)
1. Dispositivo para la medición de consumos
energéticos y del comportamiento respetuoso con el medio ambiente de
una unidad consumidora de energía, caracterizado porque
comprende
un módulo de introducción de datos (3), que está
dotado a su vez por lo menos de una entrada de un valor de consumo
energético (E1, E2, E3, E4, E5, E6) de una magnitud, medido en un
correspondiente aparato de medida (C1, C2, C3, C4, C5, C6) de la
unidad consumidora de energía;
un teclado (6) de introducción de datos, en
particular de datos de producción de residuos de la unidad
consumidora de energía;
unos medios de computación (4) que reciben los
datos procedente del módulo de introducción de datos (3) y del
teclado (6), y que están provistos de un procesador que incorpora un
algoritmo de cálculo de un parámetro ecológico, indicativa del
comportamiento respetuoso con el medio ambiente de la unidad
consumidora de energía, a partir los consumos energéticos medidos y
de los datos introducidos; y
una pantalla de visualización (5), comunicada
con los medios de computación (4), para dar a visualizar el
parámetro ecológico calculado,
siendo dicho parámetro ecológico calculado como
una media ponderada de la suma de desviaciones de cada valor de
consumo energético medido con respecto a un valor de referencia.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende medios para la introducción de
valores de producción de residuos.
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende un módulo de entrada (90) de
un bus de datos (9) de una red domótica.
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende una entrada USB (70) para un
bus de datos serie (7).
5. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
por lo menos:
una entrada de caudal de agua (E1), procedente
de un correspondiente primer caudalímetro de agua (C1);
una entrada de caudal de gases o líquidos
combustibles (E2), procedente de un segundo caudalímetro de gases o
líquidos combustibles (C2);
una entrada de medida de potencia eléctrica
(E3), procedente de un contador o analizador de red eléctrica (C3);
y
una entrada el medida de peso de residuos (E4)
procedente de una báscula de pesaje de residuos (C4).
\vskip1.000000\baselineskip
6. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende por lo
menos:
una entrada de caudal de combustible (E6),
procedente de un correspondiente caudalímetro (C6) de combustible
del motor (13) de un vehículo automóvil (12); y
unos medios de introducción de la producción de
residuos del vehículo automóvil, seleccionados de entre: residuos de
goma de neumáticos, residuos de aceite del motor, residuos de
líquido refrigerante, residuos de líquidos de circuidos cerrados y
residuos metálicos,
para el cálculo del parámetro ecológico
correspondiente al vehículo automóvil.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
además una entrada de caudal de gases de escape (E5), procedente de
un correspondiente caudalímetro (C5) de gases de escape de un
sistema de combustión de la unidad consumidora de energía; y un
analizador de gases (11) para la medición de los niveles de emisión
de gases y partículas de dicho sistema de combustión.
8. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
una carcasa (2), que encierra los diferentes componentes del
dispositivo, y en cuya parte exterior se muestra el teclado (6) y la
pantalla (5).
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