"Dispositivo para Ia medición de consumos energéticos y del comportamiento respetuoso con el medio ambiente de una unidad consumidora de energía"

Sector técnico de Ia invención

La invención se refiere a un dispositivo para Ia medición de consumos energéticos y del comportamiento respetuoso con el medio ambiente, a partir de los consumos energéticos medidos y de Ia producción de residuos, en una unidad con- sumidora 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 ío que denominaremos "parámetro ecológico", a partir de las mediciones de consumos energéticos (consumos directos) y de Ia producción de deshechos o residuos que genera (consumos indirectos).

Antecedentes de Ia invención Actualmente son conocidos muchos tipos de controladores lógicos progra- mables (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 Ia energía eléctrica consumida por ua instalación.

Sin embargo, no se conocen en Ia 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 Ia técnica actual

Explicación de Ia invención A tal finalidad, el objeto de Ia 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 Io menos de una entrada de un valor de consumo energético de una magnitud, medido en un correspondiente aparato de medida de Ia unidad consumidora de energía; un teclado de introducción de datos y de selección de menús, en particular de datos de producción de residuos de Ia 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 Ia suma de desviaciones de cada valor de consumo energético medido con respecto a un valor de referencia.

Según otra característica de Ia presente invención, el dispositivo comprende medios para Ia 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.

En una realización de aplicación doméstica o industrial el dispositivo comprende por Io 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 el medida de peso de residuos procedente de una báscula de pesaje de residuos

En una realización alternativa, para el cálculo del parámetro ecológico co- rrespondiente al vehículo automóvil, el dispositivo puede comprender por Io 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 Ia producción de residuos dei 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.

El dispositivo puede contar adicionalmente con una entrada de caudal de gases de escape, procedente de un correspondiente caudalímetro de gases de es- cape del sistema de combustión de Ia unida consumidora de energía, por ejemplo escape del motor; y un analizador de gases para Ia medición de los niveles de emisión de gases y partículas. EI dispositivo compara el resultado obtenido con los niveles admitidos por Ia 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 usua- rios 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, Ia 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 Ia pantalla. Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, formas de realización del dispositivo objeto de Ia presente invención. En dichos dibujos:

la Fig. 1 es una vista esquemática en alzado frontal, que muestra un dispositivo según Ia presente invención, con sus conexiones particulares;

Ia Fig. 2 es un diagrama de bloques que ilustra Ia composición interna del dispositivo de Ia Fig. 1 ; y

Ia Fig. 3 es una vista esquemática, que ilustra un modo alternativo de realización de Ia invención, de aplicación en automoción.

Descripción detallada de los dibujos

En dichos dibujos puede verse que Ia constitución y modo del dispositivo para Ia 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 Ia invención es medir el comportamiento o Ia 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 Ia operativa consistirá en Ia comparación del flujo energético básico rea! requerido por los usuarios para su confort por persona con los consumos normales de Ia 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 Ia suma de desviaciones de cada valor de consumo energético medido con respecto a su correspondiente valor de referencia.

Para ello, según puede verse en las Figs. 1 y 2, el dispositivo 1 de Ia 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 módu- Io 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,

El aparato está dotado de una alimentación eléctrica 8, según puede verse en Ia Fig. 1.

Para Ia 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.

En Ia Fig. 1 se muestra un dispositivo particularmente pensado para aplica- ción especial en edificación (vivienda, hotel, polideportivo, residencia, espacios deportivos, comercios, grandes almacenes, salas de ocio, edificios de oficinas y despachos, centros de Ia 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 pri- mer caudal ímetro 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 ios correspondientes puertos.

El número de entradas estará adecuado a Ia 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 Ia Fig. 3 se muestra una realización particularmente ideada para Ia auto- moción, 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 Ia medición de los niveles de emisión de gases y partículas. El dispositivo 1 compara el resultado obtenido con los niveles admitidos por Ia 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, ES ₁ E6, etc., referido el número de personas que disfrutan de Ia 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 emi- siones directas de CO ₂ , NOx ..., el consumo eléctrico de red a las emisiones indirectas de CO ₂ , NOx... y Ia producción de residuos con el impacto medioambiental indirecto, mediante Ia cantidad de papel, vidrio, materia orgánica, plásticos, aceites y grasas, cauchos, metales... expresada en kg que desecha Ia 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 eí algoritmo, dan como resultado un parámetro ecológico (que aquí denominamos "ecocom"), que es Ia medida de (a conducta respetuosa con nuestro medio ambiente, para dar "eco- coms" integrales o combinados o individuales de Ia unidad de confort o de producción.

En cuanto a Ia 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 por- centual de cada flujo se denomina "ecocom" positivos, si el resultado es respetuoso o negativos si no Io es. El algoritmo de todos los flujos nos da el "ecocom" integral de Ia unidad. Pudiendo darse dificultades para recibir todos los flujos, el algoritmo dei 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 resi- duos. También se pueden medir solo aquellos flujos que considere oportuno Ia 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 Ia 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 Ia 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, Ia pantalla permanente indica que se trata de "ecocoms" individuales por fuente energética o de residuo, combinados o integrales.

En cuanto a Ia 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 Ia llave de vivienda, con Ia 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 Ia 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 Ia instalación los datos de flujos se pueden introducir manualmente mediante el teclado 6.

Algoritmo para el cálculo del parámetro ecológico.

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 Ia 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 abso- luto 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): Como ía cantidad de energía consumida por unidad de tiempo de esa manifestación energética, por usuario de Ia unidad que se mide. Así por ejemplo el agua potable consumida en una vivienda es un flujo energético por que se detrae de Ia 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 Ia 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 Ia cantidad de vidrio que desechamos por idénticas razones, pero no el que adquirimos y permanece para desarrollo de la actividad en Ia unidad. Igualmente con el papel, Ia materia orgánica, los envases, los recambios procedentes de reparaciones, etc.

2,- Flujos tipo (CO: Sería el consumo energético medio deseado o recomendable por Ia administración pública de Ia zona donde se desarrolla Ia actividad de cada unidad a medir. En su defecto, caso de no existir políticas medioambientales definidas por Ia 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^): Cada cociente designa un porcentual de desviación respecto al consumo tipo de manifestación energética consumida. Pero no todos tienen Ia misma importancia atendiendo a: 3.1. - La costumbres en cuanto a consumos de Ia unidad. En ciertas regiones hay manifestaciones energéticas que poseen un peso importante por Ia proximidad del recurso, por precios subvencionados o por inexistencia de otras fuentes.... En estas situaciones hay que darle el peso específico adecuado que marque Ia 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 Ia zona. Según Ia administración del lugar y atendiendo si a la medida de Ia conducta medioambiental se Ie asocia una tasa o tributo; hay que ponderar estos cocientes dependiendo Io que quiera primar o castigar Ia administración dichas desviaciones.

3.3.- Fines prácticos: Estos coeficientes pueden ser cero, por que Ia contribución de dicho consumo sea tan bajo que conviene despreciarlo, dado el coste que posee su medida. Por ejemplo Ia cantidad de residuos orgánicos de un ferrocarril eléctrico.

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 Ia fórmula:

n E, Ecocoms (%) = 1/n Σ (C _pd x (1 - ) x 100. i =1 p - C _t

De donde n es el número de fuentes de energía o variables de residuo medibles (con coeficiente de ponderación distinto de cero) y p Ia población que disfruta del confort de la unidad a medir.

Interpretación de los resultados,

El resultado es un tanto por ciento que en tanto se aproxima a cero el com- portamiento es el deseable, si por el contrario es negativo y se aparta de cero, !a conducta de esa unidad no es respetuosa y Ia distancia al cero es el grado de Io que se aparta de Ia conducta deseada, por Io cual se puede penalizar y medir tal penalización. Por último, si es positivo Ia conducta es excelente y Io que se aparta del cero es Ia medida de su excelencia medioambiental.

EI dispositivo para Ia medición de consumos energéticos y del comportamiento respetuoso con el medio ambiente, según Ia presente invención, puede utilizarse para el cálculo de un parámetro ecológico que puede servir de base para Ia aplicación de las denominadas ecotasas por parte de Ia administración.