Cuando instalamos un dispositivo de ventilación localizada, sea una vitrina de gases, una campana extractora de laboratorio o un brazo aspirante, siempre debemos tener en cuenta el consumo de energía necesario para mantener el caudal de extracción.
Muchas veces se trata de dispositivos que funcionan 24 horas al día con caudales elevados que debemos tener previstos. En este artículo, desde MBY Lab Solutions, como especialistas en mobiliario de laboratorio, vamos a estimar el orden de magnitud del problema y vamos a proponer algunas estrategias sencillas para reducir el consumo energético, profundizando en los numerosos beneficios que aportan las vitrinas de gases de caudal variable.
Consumo de energía de las vitrinas de caudal fijo y variable
Pongamos el caso de una vitrina de gases de caudal fijo normalizada según la UNE-EN 14175, de 1500 mm de ancho, que se instala en un laboratorio de 50 m2. Dicha sala está climatizada a 22ºC y la vitrina está conectada a un ventilador de 0,55 kw.
La vitrina de gases va a consumir energía de dos formas. De forma directa, por el consumo eléctrico del ventilador de extracción de la vitrina, y de forma indirecta porque la vitrina va a provocar una salida de aire climatizado y una entrada de aire frío (o caliente) desde la calle.
Vamos a estimar el consumo del motor anual, suponiendo que va a estar 220 días al año en marcha de forma continuada:
Consumo (ventilador) = 220*24*0,55 = 2904 kWh / año
Suponiendo un coste de 0,2€/kWh, supone un gasto anual de 580,9€.
Ahora vamos a estimar el impacto en la climatización. La vitrina requiere un caudal de 972 m3/h para funcionar correctamente cuando la guillotina está abierta.
Ahora bien, si no disponemos de ningún dispositivo de regulación de caudal, el ventilador estará ligeramente sobredimensionado, con lo que un caudal real de 1080 m3/h es perfectamente normal en condiciones reales.
Eso significa que en cada hora de funcionamiento entrarán 1100 m3 de aire frío (o caliente) de la calle, y saldrán otros 1080 m3 de aire climatizado a la calle.
Para entender mejor la magnitud del problema: Si el volumen de aire total en la estancia es de 60 * 3 = 180 m3, el aire se renovará 6 veces cada hora.
¿Cuánta energía hace falta para climatizar esta cantidad de aire? Suponiendo una temperatura exterior de 12 ºC con una humedad del 60%, necesitaremos, aproximadamente, 3,852 kWh cada hora de funcionamiento de la vitrina.
Ahora bien, el consumo de energía real variará según la eficiencia energética del sistema de climatización. De esta forma, si disponemos de un equipo moderno de aire acondicionado con bomba de calor, el consumo eléctrico adicional será de 1,5 kWh por cada hora. Si el aire acondicionado está en uso 110 días al año durante 14 horas diarias, el consumo eléctrico adicional anual será de:
Consumo (climatización) = 1,5 * 14 * 110 = 2310 kWh/año
Coste (climatización) = 2310 * 0,2 = 462 € / año
Con esto el coste anual total es de 1043 €/año aproximadamente. Una cantidad nada despreciable.
Cómo mejorar la eficiencia energética en los laboratorios
Lo primero que nos debemos plantear para mitigar este consumo de energía del laboratorio es instalar una vitrina de gases de caudal variable con variador de frecuencia.
En estas vitrinas, el variador de frecuencia ajusta las revoluciones del ventilador para mantener la velocidad de entrada de aire en misma a su nivel óptimo, de forma que si la guillotina está abierta, harán falta 972 m3/h, pero si está cerrada, tan sólo hacen falta 43 m3 / h.
Teniendo en cuenta que la guillotina de una vitrina de gases en funcionamiento está la mayor parte de tiempo cerrada, es fácil conseguir ahorros reales del 70% en el consumo eléctrico del ventilador y del 90% en climatización:
Ahorro (ventilador) = 2904 * 0,7 = 2032 kWh / año -> 407 € / año
Ahorro energía (climatización) = 2310 * 0,9 = 2079 kWh / año -> 416 € /año
Ahorro total = 4111 kWh / año -> 823 € / año
Como vemos el ahorro energético, y en consecuencia económico, es sustancial y, en la mayoría de las situaciones, se consigue compensar el sobrecoste de una vitrina de gases de caudal variable en solamente 1 a 3 años de funcionamiento.
El cálculo que hemos hecho desde MBY Lab no pretende ser exacto, pero sí que da una idea del orden de magnitud, que aumentará con:
- El tamaño de los dispositivos de ventilación
- El número de dispositivos
- La intensidad de uso
Además, el cálculo es bastante conservador. En la Universidad de Reading (Reino Unido), desarrollaron un proyecto de laboratorio donde instalaron sistemas de caudal variable en 44 vitrinas existentes. Además, implementaron una serie de protocolos muy simples de ahorro, que consistían en:
- Encenderlas sólo cuando hacen falta
- Abrir la guillotina sólo cuando es necesario
Lo sorprendente es que en este proyecto subestimaron el ahorro energético por año, que acabó siendo de 363.836€ por año, es decir de 8,269€ por vitrina y año.
En resumen, para maximizar la eficiencia energética de nuestro laboratorio debemos de implementar las siguientes prácticas generales:
- Instalar dispositivos de ventilación de caudal variable o con posibilidad de ajustar el caudal de ventilación al nivel necesario
- Encender los dispositivos de ventilación sólo cuando sean necesario
- En el caso de vitrinas de gases, mantener las guillotinas bajadas y abrirlas sólo cuando sea necesario
¿Quieres ampliar información en profundidad sobre el nivel de eficiencia energética de tu laboratorio? Desde MBY Lab Solutions, especialistas en mobiliario de laboratorio, estaremos encantados de proporcionarte la información que necesites. Contacta con nosotros.
Preguntas frecuentes
¿Por qué es importante priorizar la eficiencia energética en los laboratorios?
Los laboratorios presentan un consumo energético significativamente superior al de otros edificios terciarios, pudiendo llegar a consumir entre 3 y 10 veces más energía que oficinas equivalentes.
Este elevado consumo se debe principalmente a:
Sistemas de ventilación y extracción en funcionamiento continuo.
Iluminación técnica de alto rendimiento.
Equipos científicos con elevada demanda energética.
Optimizar el diseño del mobiliario técnico y de los sistemas asociados permite reducir costes operativos y emisiones de CO₂, manteniendo al mismo tiempo los niveles de seguridad, funcionalidad y calidad ambiental exigidos.
¿Qué papel juega el mobiliario técnico en el ahorro energético del laboratorio?
El mobiliario de laboratorio moderno integra soluciones que contribuyen directamente a la eficiencia energética del edificio. Entre ellas destacan:
Sistemas de extracción inteligente, como vitrinas con control VAV, capaces de ajustar automáticamente el caudal de aire.
Diseños que optimizan los flujos de ventilación y la distribución térmica, reduciendo la carga sobre los sistemas HVAC.
Configuraciones modulares que permiten adaptar el uso energético a la actividad real del laboratorio.
Estas soluciones pueden generar ahorros energéticos del 50-70% frente a sistemas de volumen constante (CAV) en determinadas aplicaciones.
¿Qué es el sistema VAV y cómo contribuye al ahorro energético?
El sistema VAV (Volumen de Aire Variable) regula dinámicamente el caudal de extracción de las vitrinas de gases en función de la apertura de la ventana frontal.
De este modo, se mantiene una velocidad de aire constante, normalmente entre 0,3 y 0,5 m/s, utilizando únicamente el flujo necesario en cada momento.
Este control permite:
Reducir el consumo energético de ventilación entre un 40% y un 60%, especialmente en laboratorios con múltiples vitrinas.
Disminuir la demanda de climatización asociada al aire extraído.
Alcanzar retornos de inversión habituales de 2 a 3 años, gracias al ahorro energético global.
¿Cómo contribuyen las vitrinas de recirculación a mejorar la eficiencia energética?
Las vitrinas de recirculación incorporan sistemas de filtración que permiten devolver el aire tratado al propio laboratorio, evitando la expulsión constante al exterior.
Este enfoque:
Reduce las pérdidas de climatización.
Disminuye la carga de los sistemas de extracción general.
Mejora la eficiencia energética global del edificio.
Estas vitrinas son especialmente adecuadas para la manipulación de contaminantes de baja toxicidad, siempre que se realice una evaluación de riesgos adecuada y se cumpla la normativa aplicable.
¿Qué iluminación se recomienda para mobiliario de laboratorio?
Para mejorar la eficiencia energética, se recomienda el uso de iluminación LED de alta eficiencia, capaz de proporcionar niveles superiores a 800 lux en zonas críticas como las vitrinas de gases.
Entre sus ventajas destacan:
Reducción del consumo eléctrico de hasta un 70-80% respecto a sistemas fluorescentes tradicionales.
Vida útil prolongada, que puede alcanzar las 50.000 horas.
Menor generación de calor, lo que contribuye a disminuir la carga térmica del laboratorio.
La integración de sensores de presencia o movimiento y el diseño de luminarias hidrófugas empotradas favorecen además una iluminación uniforme y segura.
¿Cómo optimizar ventilación localizada en mesas y armarios?
La ventilación localizada permite capturar los contaminantes en su punto de generación, evitando la necesidad de sobredimensionar la ventilación general del laboratorio.
Las soluciones más eficaces incluyen:
Brazos aspirantes regulables, adaptados al tipo de proceso.
Deflectores que minimizan las turbulencias.
Módulos ventilados específicos para almacenamiento de sustancias volátiles.
El uso de diseños modulares permite activar la extracción únicamente en las zonas en uso, reduciendo el consumo energético global sin comprometer la calidad del aire interior.
¿Qué materiales favorecen la eficiencia energética del mobiliario?
La selección de materiales influye directamente en el rendimiento energético y ambiental del laboratorio. Se recomienda el uso de:
Gres técnico hidrófugo y reflectante, que mejora la distribución de la luz y reduce la necesidad de iluminación artificial.
Materiales con propiedades aislantes térmicas, especialmente en armarios y módulos de almacenamiento.
Plásticos técnicos reciclables como el polipropileno, que contribuyen a disminuir la huella ambiental sin afectar la durabilidad del mobiliario.
¿Qué mantenimiento ayuda a mejorar la eficiencia energética del laboratorio?
Un mantenimiento adecuado es clave para evitar pérdidas de rendimiento en los sistemas técnicos. Se recomienda realizar:
Ensayos anuales de caudal y funcionamiento en sistemas VAV.
Limpieza periódica de filtros, sensores y conductos de ventilación.
Calibración de ventiladores, sistemas de control e iluminación.
La acumulación de suciedad o el desgaste de componentes puede generar pérdidas de eficiencia de hasta el 20-30%, incrementando el consumo energético del laboratorio.
¿Cómo se certifica la eficiencia energética en proyectos de laboratorio?
La eficiencia energética puede acreditarse mediante el cumplimiento de normas técnicas y certificaciones de sostenibilidad. Entre las más relevantes destacan:
Normativa UNE-EN 14175, aplicada a vitrinas con sistemas de control de caudal.
Certificaciones ambientales como LEED o BREEAM, que valoran aspectos como el ahorro energético, el uso de materiales reciclados o la eficiencia del mobiliario técnico.
Los ensayos in situ permiten verificar el rendimiento real de las instalaciones, y el diseño personalizado de soluciones por parte de MBY Lab Solutions facilita la obtención de puntuación en proyectos de certificación ambiental.
