Control energético mediante el diseño de las instalaciones
Ahorro energético en las instalaciones de agua potable
Diseño de las instalaciones de agua potable

Texto de referencia

"El agua en la naturaleza es un recurso limitado, aunque más del 70 % de la superfície terrestre esté ocupada por ella, reconociéndose a la Tierra desde el espacio como un planeta azul. De la cantidad total de agua en la corteza terrestre, el 97,4 % corresponde a los océanos y sólo un 2,6 % a las aguas continentales. Del total de agua dulce, cuatro quintas partes están en forma de hielo en los glaciares y casquetes polares, y tan sólo una quinta parte está en forma líquida constituyendo en su mayor parte las aguas subterráneas, de manera que tan sólo el 0,014 % corresponde a las aguas de los lagos, ríos, humedad del suelo y atmósfera y la contenida en los seres vivos. Estas aguas continentales se mantienen gracias al ciclo del agua: la tierra se puede comparar a un gran destilador, en el que los océanos son la caldera y los continentes, el condensador. De hecho, en los continentes las precipitaciones superan a la evaporación en 40.000 km3 de agua anuales, lo que supone un transporte neto de la misma cantidad de ellos, a través de la atmósfera y procedente de los océanos. Esta es el agua que fluye en forma de ríos y renueva los lagos y las aguas subterráneas en su retorno al mar. Sin embargo, no toda esta agua es aprovechable ya que se estima que más de la mitad retorna al mar por escorrentía muy rápida e incontrolable (avenidas), otra parte cae en zonas no accesibles o queda retenida en el suelo y la vegetación.(...) Todos los usos del hombre (embalses, explotaciones de aguas subterráneas, regadíos, refrigeración de centrales térmicas y nucleares y procesos industriales en general) conducen a un aumento de la evaporación que distorsiona el ciclo del agua y por ende, la reducción de los recursos hídricos aprovechables.

"El agua: ¿explotación o conservación? , Artículo de Maria Rosa Miracle, Juan Miguel Soria y Eduardo Vicente de la Unidad de Limnología de la Universidad de Valencia, incluido en la revista "Medi Ambient. Tecnologia i Cultura. núm. 7, noviembre 1993
Departament de Medi Ambient de la Generalitat de Catalunya. Barcelona, 1993

Comentario

El consumo de agua se incrementa paralelamente al aumento de la población, de su nivel de vida y también en función de las actividades del hombre. A nivel mundial se puede resumir que el consumo de agua se distribuye con un 8,5% para consumos municipales frente al 24,7% de la industria y el 62,6% de la agricultura.

El agua es un recurso limitado en la mayoría de países, y en muchos de ellos constituye un bien escaso. La distribución de lluvias y, en general, del agua no es homogénea y se produce la situación que frente a zonas donde el agua es un recurso abundante, hay otras en que es un bien muy escaso que condiciona las superfícies agrícolas y la existencia de los seres vivos y del hombre. (Orientativamente el balance de precipitaciones-evaporació tiene un superavit en Islandia de 68.000 m3/persona año, en España de 3.000 m3/persona año y en Israel de sólo 240 m3/persona año). Falta más agua donde la demanda de regadíos y la evaporación son más intensos. En España los consumos se distribuyen con un 14% para el abastecimiento a las ciudades, un 6% para el uso industrial y un 80% para la agricultura, aunque se invierte en zonas turísticas en las que el 80 % se consume sólo en abastecimientos urbanos.

Cuando en un asentamiento los recursos de agua son escasos se puede actuar sobre el abastecimiento buscando nuevos recursos y aumentando su eficacia, aunque también se debería incidir sobre la demanda potenciando el ahorro con campañas educacionales o actuando sobre los precios y finalmente, promoviendo la reutilización de las aguas residuales para determinados usos.

La calidad y disponibilidad de los recursos hidráulicos es competencia de las administraciones pero no hay que olvidar la importancia que tienen las actuaciones de los usuarios particulares en el ciclo global del agua. Por lo tanto, se debe hacer un uso racional del agua en todos los niveles, doméstico, agrícola e industrial, acompañado de las infraestructuras de depuración necesarias para mejorar el nivel de calidad de las aguas reglamentadas convenientemente.

El consumo total de agua por habitante y año es de 20-40 m3 en países poco desarrollados, 2.300 m3 en Estados Unidos, 900 m3 en España y 225 m3 en Gran Bretaña (debido a que en este país el gasto en la agrícultura es muy reducido). El consumo medio diario de agua de una persona para uso sanitario (aseo, lavado de ropa y cocina) está comprendido entre 100 y 200 litros en los países industrializados, y del orden de 25-50 litros en los que están en vías de desarrollo.

El agua que llega a un edificio lo hace procedente de una red urbana o de manatial o pozo. Se tiende a generar el abastecimiento por red ya que es la manera de garantizar con mayor seguridad la calidad del agua y también la continuidad del suministro. El agua procede de las reservas de agua dulce fundamentalmente, aunque en caso de escasez hay soluciones extremas como la desalinización de aguas de mar y la reutilización de aguas residuales regeneradas.

Agua fría
Es fundamental reducir el consumo de agua en zonas con escasez y, también en las grandes ciudades y en las zonas costeras ya que en éstas gran parte del agua usada se pierde en el mar.

El contador es el primer elemento de control de consumo de agua, y por su efecto disuasorio también de ahorro debido al precio de las tarifas, que incluyen impuestos que van ligados al ciclo total del agua. (Comparativamente, un metro cúbico de agua cuesta en Barcelona 180 pts/m3, en Copenague 300 pts/m3 y en Melilla, 20 pts/m3).

El consumo de agua potable para uso sanitario se puede reducir principalmente mediante la eficiencia de los aparatos, el mantenimiento de las instalaciones que permite el control de posibles fugas y también con la mentalización de ahorro del gasto de agua.

En usos no sanitarios, se puede minimizar e incluso suprimir el gasto de agua potable si se reutilizan aguas residuales, préviamente tratadas, que se pueden emplear en procesos donde no es necesaria una calidad elevada del agua (riego, incenios, refrigeración, etc.).

Riego
En las instalaciones de riego las necesidades de agua que presentan las diferentes especies vegetales se deben adecuar a la estación, el tipo de suelo y a las características del subsuelo.

Entre los sistemas de riego que minimizan el consumo de agua se encuentra el de microirrigación, goteo y también redes de aspersores regulados a partir de programadores. En este caso, sería conveniente que la instalación funcionara en momentos que no coincida con la punta de consumo de agua sanitaria, por ejemplo durante la noche.

En las instalaciones de riego, especialmente de grandes extensiones ajardinadas (campos de golf, parques, etc.) es muy conveniente reutilizar las aguas residuales regeneradas mediante instalaciones de depuración.

Agua caliente sanitaria
La racionalización en el diseño y el uso en las intalaciones de agua caliente sanitaria permite reducir el consumo de agua y de la energía necesaria para calentarla. En primer lugar se deben establecer las temperaturas de uso que permitan un ahorro energético. La temperatura del agua caliente sanitaria que sale del grifo resulta de la mezcla del agua fría y del agua caliente producida en la central térmica. Se considera que la temperatura adecuada de servicio para agua caliente sanitaria es de 38ºC, mientras que la temperatura de distribución no debe superar los 45ºC y la de producción, los 58ºC.

Es muy importante disponer de mecanismos de regulación que permitan controlar estas temperaturas evitando un gasto excesivo de energía, tales como grifos termostáticos, hidromezcladores termostáticos, y en instalaciones más complejas, válvulas de tres vías accionadas desde centrales de regulación. En instalaciones colectivas es conveniente hacer llegar al punto de consumo el agua previamente mezclada, evitando malgastar agua caliente a una temperatura mayor, si cada usuario tuviera opción de regularse la temperatura.

Al igual que en el caso del agua fría, la cantidad de agua caliente sanitaria que se consume finalmente se puede controlar mediante mecanismos incorporados a los grifos, por ejemplo grifos temporizados que limitan el tiempo de funcionamiento o mezcladores de aire incorporados que reducen el caudal.

El tercer punto importante para el ahorro de energía se refiere a los sistemas de producción de agua caliente sanitaria. En principio es más conveniente seleccionar un sistema de acumulación de agua caliente ya que permite disponer de la cantidad de agua que se precise a la temperatura deseada. Además este sistema es adecuado para el aprovechamiento de la energía solar. El agua almacenada en acumuladores o termoacumuladores se calienta mediante un serpentín o intercambiador que está calentado por una central térmica. El tipo de energía utilizado puede ser gas, electricidad o gasóleo-C y también los paneles térmicos de energía solar. Los termos eléctricos resuelven necesidades puntuales de agua caliente sanitaria pero presentan algunas desventajas que se derivan del uso de energía eléctrica para el calentamiento del agua; así tienen un tiempo largo de recuperación de temperatura después del uso, deben situarse muy próximos a los puntos de consumo para reducir pérdidas, tienen capacidades limitadas (normalmente 200 litros como máximo); en caso de instalarse es conveniente utilizar la tarifa nocturna.

Otros sistemas se basan en la producción instantánea de agua caliente sanitaria y son habituales en viviendas de edificios plurifamiliares y en cocinas colectivas, etc. para consumos puntuales. Tienen como ventaja que permiten disponer en todo momento de agua caliente pero, la cantidad instantánea de agua disponible está limitada. El ahorro de energía en estos sistemas se consigue mediante la incorporación de sistemas de regulación que permiten ajustar su funcionamiento a las necesidades del usuario en un momento dado. Los aparatos como calentadores instantáneos, calderas y calderas mixtas de calefacción y agua caliente sanitaria se han mejorado al disponer de encendido automático (la llama se enciende cuando se produce una demanda de agua caliente) y en las calderas de alta eficiencia automatizadas que están equipadas con un sistema de regulación basado en una válvula proporcional gas-aire que, en función de la temperatura de impulsión requerida, ajusta la mezcla gas-agua en el porcentage óptimo.

En instalaciones que no disponen de retorno de agua caliente sanitaria se malgasta agua al abrir el grifo ya que hasta que llega el agua caliente se desperdicia el agua fría contenida en las tuberías, y luego se desaprovecha la que queda en ellas al acabar la utilización. Para evitarlo se debe prever la red de retorno de agua caliente sanitaria, que será imprescindible cuando la distancia desde la central de producción y acumulación de agua caliente sanitaria hasta el punto de consumo final es superior a 10 m. Por último para evitar las pérdidas de temperatura del agua caliente sanitaria en la red es fundamental aislar térmicamente las tuberías y los acumuladores de agua.

Para la producción de agua caliente sanitaria es muy adecuado el uso de paneles solares captadores combinados con un sistema de acumulación. Esta instalación puede ser individual, en caso de viviendas aisladas, pero tiene un gran interés en instalaciones centralizadas para bloques de viviendas, campings, calentamiento de agua de piscinas, etc. Se puede considerar que para el consumo de una vivienda tipo de 4 personas es necesaria una acumulación de 200 litros que implica una superfície de 2 - 4 m2 de panel solar. Estas instalaciones suelen estar complementadas con algun sistema convencional de apoyo, caldera a gas por ejemplo, para compensar las necesidades en temporadas poco soleadas.

Grifería
Actuando en la grifería se puede evitar goteos y también el control de gasto de agua.

Los grifos tipo monomando tienen un mecanismo que permite una perfecta estanqueidad por lo que se evita el goteo y, en consecuencia no se malgasta el agua.

En usos colectivos es conveniente colocar grifos temporizados que funcionan mecánicamente o mejor, electrónicamente con sensor cuando el usuario se dispone a utilizarlos, de esta manera se ajusta el gasto de agua a la utilización real del aparato.

Para los inodoros y en instalaciones colectivas es adecuado el uso de fluxores ya que permite reducir la cantidad de agua necesaria en la descarga respecto a los inodoros con cisterna.

En los aparatos sanitarios para agua fría y caliente se deben utilizar grifos tipo termostático que regulan automáticamente la mezcla de agua a la temperatura deseada y permiten, a su vez, un ahorro de energía.

En el mercado han aparecido recientemente mecanismos de ahorro de agua aplicados a los grifos y al tanque del inodoro. En las cabeceras de los grifos de lavabo, bidé o duchas se pueden acoplar mecanismos que mezclan el agua con aire, dando como resultado la sensación de mayor cantidad de agua al aumentar la velocidad, pero permitiendo ahorrar agua. Para el inodoro se puede emplear un pulsador basculante que permite hacer bajar pequeñas cantidades de agua sin evacuar toda la cisterna.

Electrodomésticos
La automatización permite reducir el tiempo de funcionamiento de los equipos y ajustar el consumo de agua a la necesidad de cada proceso. (Conviene recordar que se gasta menos agua en el lavado de platos con lavavajillas que a mano).

En el caso de instalaciones de agua caliente sanitaria mediante energía solar, es muy interesante la utilización de electrodomésticos bitérmicos (lavadoras y lavavajillas) que tienen entrada de agua caliente de la red de manera que se permite ahorrar parte del consumo de energías convencionales (eléctrica) para el calentamiento de agua de lavado.

Principio

La minimización del consumo de agua potable se consigue principalmente con mecanismos de ahorro en los puntos de consumo, mentalización de ahorro del usuario y reutilización de aguas

residuales en algunos casos. En la utilización de agua caliente sanitaria se deben emplear sistemas de regulación, aparatos de alta eficiencia energética así como controlar las pérdidas de temperatura en la instalación mediante un aislamiento adecuado.

 

Aplicabilidad de los recursos

Para minimizar el consumo de agua potable, que es especialmente importante en zonas donde es un recurso escaso, incluyendo las grandes ciudades y las zonas costeras se puede actuar según algunos o varios de los siguientes criterios:

Agua fría

Riego

Agua caliente sanitaria

Grifería

Electrodomésticos