La importancia del ahorro energético en ventilación de metros y túneles ferroviarios
Desde principios de este siglo XXI existe una concienciación global orientada al ahorro energético en prácticamente cualquier campo de aplicación. La creciente industrialización y la masificación de procesos productivos conlleva un incremento de energía continuo, cuyas consecuencias más relevantes se traducen en un deterioro medioambiental y en su correspondiente coste económico. Es lógico, por lo tanto, que paulatinamente se vayan integrando medidas destinadas a reducir o, cuanto menos, optimizar el consumo energético en todo proceso susceptible de ser mejorable. Entre las diferentes medidas se encuentran algunas de las más avanzadas como es la implementación de la última tecnología o complejos algoritmos para reducir el gasto de energía.
CONSUMO ENERGETICO EN METROS Y LINEAS FERROVIARIAS
En el caso particular de este tipo de infraestructuras y por el hecho de tratarse de instalaciones destinadas al uso público, deben dar cobertura continuada durante prácticamente todo el día y todos los días del año, lo que supone un elevado consumo de energía a lo largo del año, especialmente en las grandes ciudades. Dentro de las necesidades de energía, cabe distinguir la parte de tracción, que de manera simplificada aglutina la energía necesaria para poder mover los trenes, y la parte de estaciones, que incluye las instalaciones necesarias para el funcionamiento y seguridad de las mismas. Si además profundizamos en la caracterización de la parte de estaciones, veremos que su consumo está claramente marcado por la ventilación (34% del consumo), iluminación (33%) y escaleras (12%)
REGLAMENTO 2019/1781 DE LA COMISIÓN EUROPEA
Este reglamento, de gran importancia a la hora de promover el ahorro energético, establece una serie de rendimientos mínimos de motores eléctricos para distintas aplicaciones, entre las que se encuentran los ventiladores.
Desde hace ya unos años, todos los motores deben tener un grado de eficiencia IE3, y en algunos casos IE2 (por ejemplo, al ser accionados por variador de frecuencia). Desde Julio de 2021 se eliminan estas excepciones por lo que en la actualidad todos los motores deben ser clase IE3. En una fase posterior, a partir del 1 de Julio del 2023, los motores entre 75 y 200 kW instalados deberán subir un peldaño en términos de eficiencia energética y ser de clase IE4.
La evolución del rendimiento en función de su clasificación energética se refleja claramente en el gráfico.
Los ventiladores instalados en metros y líneas ferroviarias están comprendidos dentro de una amplia gama de diámetros y potencias, pero podríamos acotar de manera aproximada el rango de potencias más comunes, que quedaría entre 22 kW y 250 kW. Para estas potencias, la mejora de rendimiento entre las diferentes clases de rendimientos es del orden del 1 o 2%. Es decir, IE4 tiene un rendimiento superior al IE3, entre un 1-2% aproximadamente, idéntico a la mejora entre IE3 e IE2.
LA IMPORTANCIA DE LA EFICIENCIA DE LOS VENTILADORES
La medida más significativa hace referencia al diseño aerodinámico de los ventiladores, una característica a la que se presta muy poca atención a la hora de definir un proyecto de ventilación, pero de enorme importancia desde el punto de vista energético. Por norma general, se define un ventilador por su caudal y presión, especificando las características constructivas más elementales (material de la carcasa, rodete unidireccional o reversible, resistencia al fuego, protección anticorrosiva, …). Estas especificaciones permiten la instalación de cualquier ventilador que pueda dar el punto de trabajo requerido como consecuencia de su generalidad.
Sin embargo, la potencia absorbida de ese ventilador o, dicho de otra manera, la energía que consume durante su funcionamiento, no se valora como aspecto determinante. Es en este punto en el que el diseño del ventilador es de gran importancia, por lo que las diferencias constructivas entre un ventilador estándar y uno de alta eficiencia son importantes y esas diferencias se traducen en rendimiento.
Los ventiladores de alto rendimiento se caracterizan por minimizar las pérdidas aerodinámicas al circular el aire por su interior. Por este motivo se encapsula el motor en una carcasa interior, se incorporan directrices elípticas y se procura un diseño simétrico para, en el caso de los ventiladores reversibles, tener las mejores prestaciones en ambos sentidos de giro. A la vista de lo expuesto, la aplicación del reglamento de motores eléctricos se hace necesaria pero el margen de mejora energética es significativamente mayor si se atiende al diseño del ventilador. Por lo tanto, es de crucial importancia prestar atención al diseño aerodinámico de los ventiladores ya que este factor tiene un gran impacto en el consumo energético final.
Otras medidas que también ayudan a mejorar este ahorro son las referentes a la arquitectura de los pozos de ventilación. En muchos casos el circuito aerodinámico presenta recorridos plagados de ángulos rectos, estrechamientos, obstáculos, … que no hacen más que generar turbulencias y pérdidas de carga, y que acaban por reflejarse en un mayor consumo eléctrico del ventilador. Precauciones como suavizar los ángulos rectos y eliminar estrechamientos tienen un coste bajo pero con grandes beneficios desde el punto de vista energético.
Todos estos aspectos, eficiencia del ventilador y diseño del pozo, son cuestiones que deben tenerse en cuenta desde el principio a la hora de definir un proyecto. Por lo tanto es necesaria la implicación y coordinación de todos aquellos que lo definen (Administraciones, Operadores, Ingenierías, …) para que realmente se acabe ejecutando. Todos estos aspectos, eficiencia del ventilador y diseño del pozo, son cuestiones que deben tenerse en cuenta desde el principio a la hora de definir un proyecto, por lo que es necesaria la implicación y coordinación de todos aquellos que lo definen (Administraciones, Operadores, Ingenierías, …) para que realmente se acabe ejecutando. El éxito en el ahorro energético es un beneficio común no sólo en términos de coste económico sino también de sostenibilidad medioambiental, por lo que es imprescindible que todos aportemos lo que está en nuestras manos.