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[SPA] La energía consumida por la industria del agua no es despreciable y mejoras en la eficiencia energética de las redes de distribución de agua son necesarias. En este trabajo se buscó pro porcionar un nuevo enfoque adimensional para el diseño de pico-turbinas hidráulicas axiales a medida para la recuperación de energía en redes de distribución de agua. Para mejorar trabajos encontrados en la literatura y bibliografía, la teoría de flujo ideal en cascadas bidi- mensionales junto con las correlaciones de perfil aislado-cascada de Weinel fueron utilizados como compromiso entre precisión y simplicidad. A partir de éstas se construyó un mapa de diseño adimensional. Para obtener mapas más compactos se introdujo un novedoso factor adimensional de flujo-carga, simplificando el análisis del estátor. Para simplificar la fabricación se impusieron álabes rectos, sin torsión con perfiles en forma de arco. A partir de cinco parámetros de entrada, se fijaron tres y dejaron variar dos para trazar el espacio diseño óptimo. A partir de este espacio una turbina o familia de turbinas puede ser obtenida. Se exploraron y probaron programas comerciales y de código abierto para flujo de trabajo CFD. Se encontraron deficiencias para CAD y mallado de calidad para los programas de código abierto. Se realizó un estudio de mallado paramétrico para validación y caracterización de incertidumbre numérica con enfoque híbrido de licencias. Para el mallado y simulación se utilizaron los programas de código abierto Salome platform v9, comercial Ansys TurboGrid v17 y librería de código abierto OpenFOAM v8. La incertidumbre de discretización máxima encontrada fue del 2 %. Los criterios de mallado y simulación desarrollados fueron satisfactorios y se utilizaron para diseños posteriores. Se realizó un estudio comparativo para probar el método. Se diseñó y simuló un ejemplo de diseño y un diseño con método de la bibliografía en las condiciones que una turbina de la literatura con ensayos experimentales. El ejemplo de diseño mostró mejores curvas de actuaciones en la meseta de eficiencia, obteniendo una eficiencia hidráulica máxima del 63 %. Se desarrolló un algoritmo y criterios de selección de componentes eléctricos a partir del análisis adimensional de sistemas acoplados hidráulico-eléctrico para la carga de baterías con energía recuperada en redes de distribución de agua. Estos fueron aplicados en un caso industrial de recuperación de energía en la red de aguas de la ciudad de Murcia. Se diseñó una pico-turbina hidráulica y se seleccionaron simultáneamente los componentes eléctricos del sistema para funcionamiento óptimo acoplado. Se realizaron simulaciones y trazaron curvas adimensionales y mapas de operación del sistema acoplado mostrando el cumplimiento de los requisitos industriales. El método de diseño, algoritmo y criterios adimensionales desarrollados demostraron ser útiles para el diseño de pico-turbinas hidráulicas simples en acople óptimo hidráulico-eléctrico, apoyándose en un sólo mapa adimensional. [ENG] Energy consumed by the water industry is not negligible and improvements on energy efficiency in water distribution networks are still needed. This research work aimed to provide a new approach to design tailored torpedo shaped in-pipe axial pico-hydraulic turbines for the recovery of energy in water distribution networks. To improve over works found on the literature and bibliography ideal flow bi-dimensional cascade theory with Weinel isolated airfoil to cascade correlations were used as compromise between accuracy and simplicity. From it, a dimensionless design chart was built. A novel flow-to-head factor was chosen as main dimensionless factor to simplify stator analysis allowing for more compact chart. Simple straight untwisted blades with arc of circles profiles were imposed to simplify manufacturing. From five usual input design parameters, choosing the value of three, and letting two of them to vary allowed the trace of the space of all optimal designs. From this space, a turbine or family of turbines can be obtained. Representative comercial and open source software for CFD workflow was explored and tested. Shortcomings were found for CAD and quality mesh- ing for tested open source software. A mesh parametric study for numerical validation and uncertainty characterization with a hybrid software’s license approach was made. Open source Salome platform v9, comercial Ansys TurboGrid v17 and open source library OpenFOAM v8 were used for meshing and simulation. The maximum discretization uncertainty found for the selected mesh was about 2 %. Developed meshing and simulation criteria were satisfactory and used for the follow-up designs. A comparative study was made to test the method. A design example and a design following a method from the bibliography were carried over and simulated on the same conditions as a experimentally tested turbine found in the literature. The design example showed better performance curves on the maximum efficiency plateu giving a maximum hydraulic efficiency of 63 %. A design algorithm and selection criteria for electric components were developed from the analysis of dimensionless hydraulic-electric coupled system to charge batteries using energy recovered from the water distribution net- works. These were applied to an industrial case for the recovery of energy on the water network of the city of Murcia. A pico-hydraulic turbine was designed and electric components of the system were simultaneously selected for optimal operation in coupled state. Simulations were carried over and dimensionless curves and operational maps were made, showing that the coupled system met the requirements of the industrial case. The developed non-dimensional approach proved to be useful to design efficient tailored simple pico-hydraulic turbines with optimal hydraulic-electric coupled systems for energy recovery in distribution water networks, relaying on one dimensionless design chart. Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena Universidad Politécnica de Cartagena Programa de Doctorado en Energías Renovables y Eficiencia Energética

[ES] Durante las últimas décadas el consumo de energía a nivel global está aumentado de manera considerable. Para atender a la demanda se utilizan fuentes de energía no renovables, las cuales son responsables de la degradación del planeta así como de la extinción de los recursos naturales. Es por ello que es necesario tender hacia formas más sostenibles de generar energía, en el caso de este proyecto se pretende generar energía mediante la micro hidráulica, un tipo de energía limpia y de bajo impacto en el medio ambiente. El objetivo de este proyecto es diseñar una turbina de hélice a medida para un salto de agua determinado con el fin de obtener la mayor cantidad de energía posible. El caso de estudio se realiza para una depuradora de aguas residuales y para cualquier instalación con un salto de agua como el de estudio. Este proyecto se basa en la obtención de las dimensiones de la turbina, el análisis del comportamiento mecánico mediante CFD (Computational Flow Dynamics), la selección del material, el método de fabricación y los elementos básicos del montaje. Se pretende obtener un grupo generador compuesto por una turbina de hélice acoplada a un motor eléctrico a modo de generador., [EN] During the last decades, energy consumption has increased considerably globally. In order to attend this demand, non-renewable energy sources are used, which are responsible for the degradation of the planet as well as the extinction of natural resources. That is why it is necessary to tend towards more sustainable ways of generating energy, in the case of this project it is intended to generate energy through micro hydropower, a type of clean energy with low impact on the environment. The objective of this project is to design a custom propeller turbine for a specific water head in order to obtain the greatest possible amount of energy. The subject matter is carried out for a sewage treatment plant but also for any installation with a water head as the subject of study. This project focuses on obtaining the dimensions of said turbine, the analysis of the mechanical behavior by means of CFD (Computational Flow Dynamics), the selection of the material, the manufacturing process and the basic elements of the assembly. It is intended to obtain a generating group composed of a propeller turbine coupled to an electric motor working as a generator.

The problem is focused on the field of thermal efficiency for power generation and distribution of steam. Itis justified from current government policies related to the new energy matrix and its focus on efficiency. The hypothesis proposes: The reduction of heat losses in the distribution system and steam generation allow to obtain energy savings and increase energy efficiency, which will optimize the degree of energy efficiency at the Power Machines Area belonging to "Dr. Julio Enrique Paredes" SOLCA Tungurahua Oncology Unit Hospital. The theoretical framework exposes concepts related to Evaluation of thermal losses and energy balance. The methodology applied techniques such as observation and measurement using digital tools such as thermal camera and psychrometer for obtaining data. The proposal suggests using 6,9 kW of 88,6 kW waste heat in the exhaust gases from the chimney by heat exchange to obtain 108 kg/h of additional hot water for sanitary use, representing an increase of 1,2 % in the overall efficiency of the steam generation process. El problema se enfoca en el ámbito de la eficiencia térmica para sistemas de generación y distribución de vapor. Se justifica a partir de las actuales políticas gubernamentales relacionadas con la nueva Matriz energética y su enfoque hacia la eficiencia. La hipótesis plantea que: La reducción de pérdidas térmicas en el sistema de generación y distribución de vapor permitirá obtener un ahorro energético e incrementar la eficiencia energética, lo cual optimizará el grado de aprovechamiento energético en la Casa de Máquinas del Hospital “Dr. Julio Enrique Paredes” Unidad Oncológica SOLCA Tungurahua. El marco teórico expone conceptos relacionados con: evaluación de pérdidas térmicas y balance energético. La metodología aplica técnicas como la observación y medición usando instrumentos digitales como: cámara termográfica y psicrómetro para obtención de datos. La propuesta sugiere aprovechar 6,9 kW de los 88,6 kW de calor residual en los gases de escape de la chimenea para mediante intercambio de calor obtener 108 kg/h adicionales de agua caliente para uso sanitario, que representa un incremento de 1,2 % en la eficiencia global del proceso de generación de vapor.

Treball Fi de Màster Universitari en Eficiència Energètica i Sostenibilitat en Instal·lacions Industrials i Edificació El objeto fundamental del proyecto es la determinación de la viabilidad técnica y económica de la aplicación de diversas medidas de ahorro energético en una planta industrial situada en Alcora (Castellón). Para la realización del mismo se consideran datos de dos tipos: 1. Datos facilitados por la empresa: • Datos generales de las instalaciones industriales (máquinas y equipos instalados, relación de utilización, tipo de proceso realizado, datos de producción, etc.). • Datos energéticos (consumo de energía eléctrica y combustibles). 2. Datos obtenidos en mediciones puntuales y obtención de curvas de parámetros energéticos: • Llevadas a cabo personalmente mediante visitas a las instalaciones de la empresa, con el apoyo de instrumentación de última generación. Estos datos permiten realizar un análisis de la situación energética de la empresa en el período considerado, y en función de los resultados obtenidos, permiten recomendar la aplicación de diversas medidas de mejora destinadas a reducir el consumo de energía de la empresa. Las mejoras propuestas se valoran tanto por lo que hace referencia a su aspecto energético, como al beneficio económico que puedan conllevar. También se efectua el cálculo aproximado de la inversión económica que será necesaria para su realización y se determina el período de retorno de esta inversión, con la finalidad de determinar la rentabilidad.

Treball de Fi de Màster en Eficiència Energètica i Sostenibilitat en Instal·lacions Industrials i Edificació El objetivo del presente proyecto es el estudio de la rehabilitación energética de una vivienda unifamiliar ya construida y actualmente en uso para la realización de la asignatura Proyecto Fin de Máster del Máster Oficial en Eficiencia Energética y Sostenibilidad en Instalaciones Industriales y Edificación de la Universidad Jaume I de Castellón. Para ello, la primera acción a desarrollar será la de documentarse sobre la construcción de la vivienda y analizarla desde el punto de vista constructivo y de su envolvente térmica, complementándolo con la realización de su certificación energética. Para ello se empleará el programa reconocido por el MITyC, Lider/Calener VyP. Una vez analizado el estado actual de la vivienda, se procederá a estudiar las posibles intervenciones a realizar en ella para mejorar su eficiencia energética. Actuando para ello en dos aspectos: - En la envolvente térmica de la vivienda. - En las instalaciones térmicas de la misma. Una vez propuestas y analizadas las diferentes soluciones, se procederá a calificar energéticamente la vivienda con la implantación de estas, analizando su coste y el periodo de retorno de la inversión.

Treball Fi de Màster en Eficiència Energètica i Sostenibilitat en Instal·lacions Industrials i Edificació Este proyecto pretende mostrar que es posible la autosuficiencia energética de una vivienda unifamiliar aislada más convencional. Más próxima a la casa familiar tradicional de toda la vida, adaptada a las “necesidades” actuales sin renunciar a la calidad de vida alcanzada, mediante la utilización de tecnologías limpias de origen solar, térmica y fotovoltaica, para la producción de energía y una correcta gestión del agua. Se propone un chalet adaptado, de nivel medio/alto, que cumpla con las expectativas propuestas. Debe integrar en su diseño las servidumbres ocasionadas por las tecnologías empleadas: orientación, superficies de captación solar, autonomía, etc. sin merma en el confort de sus ocupantes y en la disponibilidad en el uso de la energía. Debe contar con una adecuada gestión del agua, mediante el aprovechamiento del agua de lluvia y la reutilización de las aguas residuales. Dando al agua más de un uso se contribuye a la sostenibilidad medioambiental de forma decisiva. Reciclar las aguas domesticas no es una práctica nueva. Más bien al contrario. El agua siempre ha sido un bien escaso y muy aprovechado por estas latitudes y únicamente en estos últimos lustros de modernidad se han abandonado estas prácticas. Ahora, existe tecnología suficiente para darle al agua más de un uso en las actividades domesticas habituales y, puesto que es una vivienda aislada dotada de jardín y huerto, destinarla al riego como uso final. Por último, y no por eso menos importante, los materiales empleados en la construcción de la vivienda deben ser reciclables, lo más “sanos y naturales” posible y provenir prioritariamente del entorno próximo a su ubicación, minimizando el impacto que supone el transporte de los mismos. De esta manera no solo se contribuye a minorar las emisiones de gases, a menos kilómetros recorridos menor cantidad de gases emitidos, sino que además se refuerzan las economías locales.

Treball Fi de Màster en Eficiència Energètica i Sostenibilitat en Instal·lacions Industrials i Edificació Para estudiar cuán eficiente es este modelo, analizaremos en detalle aspectos energéticos de la vivienda como son el comportamiento higrotérmico de la misma, el nivel de iluminación natural y la ventilación natural de forma que mediante la comparativa con otras tipologías arquitectónicas habituales en la localidad, saquemos conclusiones acerca del excelente comportamiento energético de este modelo. Pretendemos demostrar que el modelo de casa cueva es viable hoy en día para determinadas zonas geográficas, cuenta con numerosas ventajas respecto al comportamiento energético (el cual se traduce en un inmenso ahorro económico) y con las soluciones constructivas actuales podemos corregir deficiencias del pasado. Si en el mundo en que vivimos la energía es cada vez más un aspecto determinante en nuestro día a día, ¿por qué no pensar en un modelo de ahorro energético tan eficiente como la casa cueva?

Treball Fi de Màster en Eficiència Energètica i Sostenibilitat en Instal·lacions Industrials i Edificació Como consecuencia de las distintas crisis energéticas a lo largo del siglo XX, se ha empezado a tener conciencia de la necesidad de tomar medidas que nos encaminen hacia un nuevo modelo energético y que tiendan a la independencia de las energías fósiles y al desarrollo de energías alternativas y al ahorro energético. Conscientes de la relevancia que ha tenido en los últimos años el cambio climático y sus consecuencias. El mundo, en diferentes ámbitos, intenta prepararse y buscar soluciones para evitar consecuencias desastrosas para las futuras generaciones. Para ello, son muy importantes las políticas de concienciación para reducir el consumo de energía en nuestros hogares, empresas y edificios públicos, en definitiva, en nuestras vidas. Además, los costes energéticos han crecido exponencialmente en los últimos tiempos y por ello, las empresas se ven obligadas a poner en marcha acciones para reducir estos costes en su fabricación. Este trabajo pretende entrar más profundamente en este último tema; la eficiencia energética en el mundo empresarial. Son necesarias inversiones y estudios para hacer más eficientes si cabe los diferentes procesos productivos, así como la inversión en los equipos necesarios para la mejora energética de estos procesos. Como punto de partida a estas inversiones es necesaria una auditoría o estudio energético que nos muestre una primera foto del estado del que partimos. Así pues, este es el objetivo de este proyecto de Auditoría Energética realizado en una planta de preparados cárnicos, tener ese punto donde iniciar las diferentes propuestas de mejora. Este trabajo analiza los diferentes sistemas productivos. Para cada uno de ellos, se estudia con detenimiento los procesos de fabricación, cuáles son sus diagramas de proceso. En una segunda fase, se realiza el estudio actual de consumo de energía y sus costes asociados para cada uno de los procesos.

Treball Fi de Màster en Eficiència Energètica i Sostenibilitat en Instal·lacions Industrials i Edificació En España, como consecuencia de la crisis del petróleo de 1973, se empezó a tener en cuenta, a finales de los 70, la necesidad de tomar medidas que tendieran al ahorro energético, con el objetivo de depender en menor cuantía de las importaciones de petróleo. Desde entonces han sucedido varios hechos de gran y creciente relevancia que vuelven a forzarnos a estudiar nuevas medidas. Todos somos conocedores de la relevancia que ha tenido en los últimos años el cambio climático y sus consecuencias. El mundo, en diferentes ámbitos, intenta prepararse y buscar soluciones para evitar peores consecuencias para el futuro. Des del Protocolo de Kioto hasta miles de formulaciones presentadas por los países en su global, son principios políticos que intentan abarcar la problemática actual y de futuro. Pero otras soluciones deben ser aplicadas en paralelo para poder llegar más rápidamente a los objetivos que se plantean. En primer lugar, son tan importantes como otras las políticas de concienciación para reducir el consumo de energía en nuestros hogares, empresas y edificios públicos, en definitiva, en nuestras vidas. Además de lo expuesto, los costes energéticos se han incrementado notablemente en los últimos años y por ello, las empresas se ven obligadas a poner en marcha acciones para reducir estos costes en su fabricación. Este trabajo pretende entrar más profundamente en este último tema; la eficiencia energética en el mundo empresarial. Es necesario que las empresas se planteen inversiones para trabajar de manera lo más eficiente posible en cuanto a energía se refiere. Por ello, un primer paso para tener un punto de partida en un proyecto de desarrollo de medidas a aplicar, es importante realizar una Auditoría Energética y así conocer el estado en el que nos encontramos.

Este artículo propone un circuito que permite realizar un uso eficiente de la energía desaprovechada en el control de la generación por carga balasto, utilizado en micro y pico centrales hidroeléctricas aisladas. El circuito controla el suministro de energía eléctrica a una carga de baja prioridad de energización en la instalación, como ser un calentador de agua o una estufa, permitiendo así aprovechar parte de la energía utilizada en la carga balasto. El controlador permite el suministro de energía a la carga de baja prioridad sólo cuando el sistema de generación no se encuentra sobrecargado y cuando en dicha carga no es excedido el consumo de corriente permitido. Para el circuito propuesto se ha desarrollado un prototipo, utilizando en el mismo un microcontrolador de bajo costo a través del cual pueden programarse las condiciones de control de la carga. El prototipo ha sido ensayado en laboratorio, demostrando características de operación aceptables. Fil: Fernández, G. A.. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ingeniería; Argentina Fil: Botterón, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ingeniería; Argentina Fil: Kurtz, Victor Hugo. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ingeniería; Argentina

Este artículo propone un circuito que permite realizar un uso eficiente de la energía desaprovechada en el control de la generación por carga balasto, utilizado en micro y pico centrales hidroeléctricas aisladas. El circuito controla el suministro de energía eléctrica a una carga de baja prioridad de energización en la instalación, como ser un calentador de agua o una estufa, permitiendo así aprovechar parte de la energía utilizada en la carga balasto. El controlador permite el suministro de energía a la carga de baja prioridad sólo cuando el sistema de generación no se encuentra sobrecargado y cuando en dicha carga no es excedido el consumo de corriente permitido. Para el circuito propuesto se ha desarrollado un prototipo, utilizando en el mismo un microcontrolador de bajo costo a través del cual pueden programarse las condiciones de control de la carga. El prototipo ha sido ensayado en laboratorio, demostrando características de operación aceptables., This paper proposes an electronic circuit that allows accomplish an efficient use of the wasted energy in the control of the generation with ballast loads, used in standalone micro and pico hydel. This circuit controls the electric power supply to a low priority load, such as a heater or a water heater, allowing in this way to take advantage of a part of the energy consumed by the ballast load. The proposed controller allows feed the low priority load only when the generation system is not overloaded and when its maximum load current is not exceeded. A prototype of the proposed control circuit has been developed and implemented in lab using a low cost microcontroller. The set points to control the load can be easily programmed. The implemented prototype has shown an acceptable operation., Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES)