ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO INDUSTRIAL SUPERIOR

CLIMATIZACIÓN DE UNA NAVE INDUSTRIAL EN MADRID

Autor: Jesús González Sánchez Director: Miguel Ángel Pérez Salaverría

Madrid Agosto de 2012

UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO INDUSTRIAL

AUTORIZACIÓN PARA LA DIGITALIZACIÓN, DEPÓSITO Y DIVULGACIÓN EN ACCESO ABIERTO (RESTRINGIDO) DE DOCUMENTACIÓN

1º. Declaración de la autoría y acreditación de la misma. El autor D. Jesús González Sánchez, como Ingeniero Superior de la UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS (COMILLAS), DECLARA que es el titular de los derechos de propiedad intelectual, objeto de la presente cesión, en relación con la obra PROYECTO DE FIN DE CARRERA: CLIMATIZACIÓN DE UNA NAVE INDUSTRIAL EN MADRID, que ésta es una obra original, y que ostenta la condición de autor en el sentido que otorga la Ley de Propiedad Intelectual como titular único o cotitular de la obra. En caso de ser cotitular, el autor (firmante) declara asimismo que cuenta con el consentimiento de los restantes titulares para hacer la presente cesión. En caso de previa cesión a terceros de derechos de explotación de la obra, el autor declara que tiene la oportuna autorización de dichos titulares de derechos a los fines de esta cesión o bien que retiene la facultad de ceder estos derechos en la forma prevista en la presente cesión y así lo acredita.

2º. Objeto y fines de la cesión. Con el fin de dar la máxima difusión a la obra citada a través del Repositorio institucional de la Universidad y hacer posible su utilización de forma libre y gratuita (con las limitaciones que más adelante se detallan) por todos los usuarios del repositorio y del portal e-ciencia, el autor CEDE a la Universidad Pontificia Comillas de forma gratuita y no exclusiva, por el máximo plazo legal y con ámbito universal, los derechos de digitalización, de archivo, de reproducción, de distribución, de comunicación pública, incluido el derecho de puesta a disposición electrónica, tal y como se describen en la Ley de Propiedad Intelectual. El derecho de transformación se cede a los únicos efectos de lo dispuesto en la letra (a) del apartado siguiente.

3º. Condiciones de la cesión. Sin perjuicio de la titularidad de la obra, que sigue correspondiendo a su autor, la cesión de derechos contemplada en esta licencia, el repositorio institucional podrá:

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(a) Transformarla para adaptarla a cualquier tecnología susceptible de incorporarla a internet; realizar adaptaciones para hacer posible la utilización de la obra en formatos electrónicos, así como incorporar metadatos para realizar el registro de la obra e incorporar “marcas de agua” o cualquier otro sistema de seguridad o de protección. (b) Reproducirla en un soporte digital para su incorporación a una base de datos electrónica, incluyendo el derecho de reproducir y almacenar la obra en servidores, a los efectos de garantizar su seguridad, conservación y preservar el formato. . (c) Comunicarla y ponerla a disposición del público a través de un archivo abierto institucional, accesible de modo libre y gratuito a través de internet. (d) Distribuir copias electrónicas de la obra a los usuarios en un soporte digital.

4º. Derechos del autor. El autor, en tanto que titular de una obra que cede con carácter no exclusivo a la Universidad por medio de su registro en el Repositorio Institucional tiene derecho a: a) A que la Universidad identifique claramente su nombre como el autor o propietario de los derechos del documento. b) Comunicar y dar publicidad a la obra en la versión que ceda y en otras posteriores a través de cualquier medio. c) Solicitar la retirada de la obra del repositorio por causa justificada. A tal fin deberá ponerse en contacto con el vicerrector/a de investigación ([email protected]). d) Autorizar expresamente a COMILLAS para, en su caso, realizar los trámites necesarios para la obtención del ISBN. d) Recibir notificación fehaciente de cualquier reclamación que puedan formular terceras personas en relación con la obra y, en particular, de reclamaciones relativas a los derechos de propiedad intelectual sobre ella.

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5º. Deberes del autor. El autor se compromete a: a) Garantizar que el compromiso que adquiere mediante el presente escrito no infringe ningún derecho de terceros, ya sean de propiedad industrial, intelectual o cualquier otro. b) Garantizar que el contenido de las obras no atenta contra los derechos al honor, a la intimidad y a la imagen de terceros. c) Asumir toda reclamación o responsabilidad, incluyendo las indemnizaciones por daños, que pudieran ejercitarse contra la Universidad por terceros que vieran infringidos sus derechos e intereses a causa de la cesión. d) Asumir la responsabilidad en el caso de que las instituciones fueran condenadas por infracción de derechos derivada de las obras objeto de la cesión.

6º. Fines y funcionamiento del Repositorio Institucional. La obra se pondrá a disposición de los usuarios para que hagan de ella un uso justo y respetuoso con los derechos del autor, según lo permitido por la legislación aplicable, y con fines de estudio, investigación, o cualquier otro fin lícito. Con dicha finalidad, la Universidad asume los siguientes deberes y se reserva las siguientes facultades: a) Deberes del repositorio Institucional: - La Universidad informará a los usuarios del archivo sobre los usos permitidos, y no garantiza ni asume responsabilidad alguna por otras formas en que los usuarios hagan un uso posterior de las obras no conforme con la legislación vigente. El uso posterior, más allá de la copia privada, requerirá que se cite la fuente y se reconozca la autoría, que no se obtenga beneficio comercial, y que no se realicen obras derivadas. - La Universidad no revisará el contenido de las obras, que en todo caso permanecerá bajo la responsabilidad exclusiva del autor y no estará obligada a ejercitar acciones legales en nombre del autor en el supuesto de infracciones a derechos de propiedad intelectual derivados del depósito y archivo de las obras. El autor renuncia a cualquier reclamación frente a la Universidad por las formas no ajustadas a la legislación vigente en que los usuarios hagan uso de las obras.

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- La Universidad adoptará las medidas necesarias para la preservación de la obra en un futuro. b) Derechos que se reserva el Repositorio institucional respecto de las obras en él registradas: - retirar la obra, previa notificación al autor, en supuestos suficientemente justificados, o en caso de reclamaciones de terceros.

Madrid, a 24 de Agosto de 2012

ACEPTA

Proyecto realizado por el alumno: Jesús González Sánchez

Fecha:

Fdo.: ....

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Autorizada la entrega del proyecto cuya información no es de carácter confidencial EL DIRECTOR DEL PROYECTO Miguel Ángel Pérez Salaverría

Fecha: 30/08/2012

V B° del Coordinador de Proyectos o

José Ignacio Linares Hurtado

Fdo.:

Fecha:

/

/

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CLIMATIZACIÓN DE UNA NAVE INDUSTRIAL EN MADRID Autor:

González Sánchez, Jesús.

Director:

Pérez Salaverría, Miguel Ángel.

Entidad Colaboradora:

ICAI – Universidad Pontificia Comillas.

RESUMEN DEL PROYECTO

Este proyecto tiene como objetivo el diseño de la instalación de climatización de una nave industrial destinada a uso de formación situada en la región de Madrid. Para su realización se han respetado las condiciones técnicas y legales establecidas. La instalación abarca los sistemas de refrigeración en verano, los equipos de calefacción en invierno así como las tuberías de agua y los conductos de aire necesarios para el funcionamiento correcto en cualquier día del año. Cabe señalar que el suministro de agua, electricidad y de gas queda fuera del proyecto por ser este independiente de la proyección del edificio. El edificio dispone de dos plantas sobre rasante. La planta inferior está destinada principalmente a un taller, aulas de formación y oficinas, mientras que la planta superior está destinada exclusivamente a oficinas. La cubierta del edificio se destina a la ubicación de las instalaciones. No se tiene ninguna edificación en contacto de modo que se han de tener en cuenta todas las orientaciones posibles de radiación. El edificio de estudio se encuentra en la zona climática de Madrid lo que va a marcar unas condiciones de temperatura y humedad específicas para el cálculo. El cálculo de las cargas se ha realizado cumpliendo las indicaciones del Manual de Aire Acondicionado para el correcto dimensionamiento. Se ha utilizado también como complemento a lo anteriormente descrito una hoja de cálculo Excel. Se han climatizado todos los recintos de la nave a excepción de los pasillos, aseos y las escaleras. En las zonas a climatizar, se pretende garantizar las condiciones de confort establecidas de 24 ºC en verano y 22 ºC en invierno.

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Las cargas y pérdidas se calculan siempre para las condiciones más desfavorables para la instalación. Para las cargas en verano se han tenido en cuenta la transmisión, radiación, ocupación, iluminación y equipos; mientras que para las pérdidas en invierno sólo la transmisión. Durante el proceso, no se ha considerado las cargas térmicas debidas a la infiltración ya que el sistema se ha diseñado para crear una sobrepresión en las zonas a climatizar y que las fugas se produzcan desde dentro hacia fuera. Conocidos los requerimientos de cada sala, la siguiente fase es la de selección de equipos de fan-coils o climatizadores. La selección de los fan-coils se ha realizado de forma que puedan hacer frente a las cargas latente y sensible de verano, y a la carga total de calefacción en invierno. El aire de ventilación necesario se suministra mediante unidades de ventilación con recuperadores entálpicos, encargándose de acondicionar el aire introducido del exterior para que no suponga carga térmica. En las salas más grandes se emplean climatizadores que se han seleccionado en función de los distintos caudales de impulsión que deben transportar. La producción de calor y frío se produce gracias a una caldera de 104 kW y un grupo frigorífico de 182 kW. De ellas nacen cuatro circuitos de agua, dos de agua fría y dos de caliente para alimentar cada uno de ellos a fan-coils y climatizadores. Para transportar el agua con la presión y caudal necesarios en cada circuito, se ha instalado en cada uno de ellos los correspondientes grupos de bombas. Toda la red de tuberías es de acero negro y se ha diseñado de tal manera que se garantiza una velocidad no superior a 2 m/s en ninguno de los tramos. Conocidos los caudales de agua necesarios en las unidades terminales se obtiene el diámetro, la velocidad y la pérdida de carga en todos los tramos de la instalación. Para la red de conductos es necesario conocer los distintos caudales de aire que se deben transportar. El método de cálculo es el de pérdida de carga constante. Los elementos difusores han sido elegidos en función de las condiciones de cada zona a climatizar. La circulación de aire en la red de conductos se mantiene gracias a los ventiladores que se seleccionan teniendo en cuenta la presión estática disponible en cada circuito. Se ha instalado un sistema de control técnico centralizado que permite la supervisión de la instalación de manera automática, consiguiéndose ahorros energéticos y mejoras en los rendimientos de la instalación, obteniéndose un COP de 2,44 y un CEE de 3,08.

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Finalmente se ha estimado el consumo eléctrico y de gas natural de los equipos instalados para así obtener los costes de operación que supone la instalación de climatización. Con objeto de obtener datos lo más reales posibles, se han consultado catálogos de fabricantes para obtener los modelos exactos de los equipos así como sus características y los precios de estos con el fin de estimar un presupuesto. En los anexos se recogen las características de todos los elementos que componen la instalación. Igualmente, los planos recogen la distribución de instalaciones y equipos. El pliego de condiciones, recoge la reglamentación técnica de los distintos elementos de la instalación. El presupuesto final del presente proyecto, adjuntado en el último documento del mismo, asciende a una cantidad de 76.943,06 € (Setenta y seis mil novecientos cuarenta y tres coma cero seis euros).

Madrid, 27 de Agosto de 2012

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AIR CONDITIONING OF A WAREHOUSE IN MADRID

PROJECT SUMMARY

The main aim of this project has been the design of an air conditioning system for a warehouse located in the region of Madrid. In order to carry it out, the technical and legal conditions have been respected as established. The installation includes cooling systems for summer, winter heating equipment, water pipes and air ducts required for the correct operation on any day of the year. It should be noted that the provision of water, electricity and gas is outside the project as this is independent of the projection of the building. The building has two floors. The lower one is primarily used to give a place to a workshop, classrooms and offices, while the top floor is exclusively used to offices. The rooftop of the building is used to give a place to the several installations of this building There are no buildings close enough so all possible directions of radiation must be taken into account. We are in the Madrid climatic zone that has its particular conditions of temperature and humidity for calculations. To carry out the thermal loads an Air Conditioning Manual has been used. It has also been used as a supplement to the previously described an Excel spreadsheet. Every area has been conditioned except flag corridors, toilets and stairs. This project entails the maintenance of comfort conditions in the conditioned areas, which are established in 24 º C in summer and 22 º C in winter. The thermal charges and the losses are calculated for the most unfavorable conditions in the installation. Thermal charges in summer take into account the transmission, radiation, lighting, occupancy and equipment; while losses in winter take into account just the transmission. It is not considered within the calculation of charges the infiltration because the system was designed to create an overpressure in these areas and that leaks are inside out. Obtained the load summary of each room, the next step is to select the equipment, fan-coils or air conditioning units. The selection of fan coils has been made so that they can mitigate sensitive and latent loads in summer and the total heating load in winter. To satisfy the ventilation, it will be disposed ventilation units supplied with an enthalpy recovery operator, responsible for conditioning the air introduced from outside to avoid the extra thermal charge. In larger rooms air conditioning units are used, they are selected considering the different impulsion flows that they have to convoy.

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Cold and heat are produced by a boiler of 104 kW and a refrigerator machine of 182 kW. Those groups constitute the beginning of four water systems, two of cold water and two of hot water to feed the fan-coils as well as the air conditioning units. To convoy the water with the pressure and flow required, in each circuit is installed a group of pumps. The piping system is made in black steel and has been designed so to ensure a speed lower than 2 m / s in any of the sections. Knowing the collection of all the different water flows of the installation; the pipes diameter, the flow velocity and the load losses of all the different sections of the piping are recorded. For the selection of the different ducts it will be needed the different air flow that must be convoyed. The calculation method is based on constant losses. The different diffusers have been chosen regarding the conditions of each zone. The airflow in the ducts is maintained by fans that are selected considering the static pressure in each circuit. A centralized control system has been installed, that enables the monitoring of the installation automatically, reduces energy consumption and improves the efficiency of the installation, obtaining a COP of 2.44 and an EER of 3.08. Finally we estimated the consumption of electricity and natural gas from the existing equipment to afford the operation costs involved in the air conditioning system. Due to the purpose of collecting the most realistic data, it has been consulted several manufacturer catalogues with the objective of obtaining the exact models of the equipment that has been selected as well as their features and their prices. After this, an estimation of the budget for this project has been performed. The attachments of this project include the features of all the elements that are considered in this installation. Accordingly, the plans collect the distribution of all the equipment and installations. The system specification collects all the technical regulations of the several elements of the installation. The final budget of this project, attached to the last document of the report of the project, amounts to 76,943.06 € (Seventy-six thousand nine hundred forty-three point zero six euro).

Madrid, August 27th 2012

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Documento I - MEMORIA

Documento nº1

Memoria

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Documento I - MEMORIA

MEMORIA

ÍNDICE GENERAL

Parte I

Memoria descriptiva ............................................................................... 3

Parte II

Cálculos ................................................................................................ 20

Parte III

Anexos ................................................................................................. 66

2

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Memoria Descriptiva

Parte I

MEMORIA DESCRIPTIVA

3

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Memoria Descriptiva

MEMORIA DESCRIPTIVA

ÍNDICE GENERAL

1.

Objeto del proyecto ................................................................................................ 5

2.

Descripción de la zona de actuación ........................................................................ 6

3.

Hipótesis de diseño ................................................................................................. 7

4.

3.1.

Condiciones climatológicas exteriores................................................................................. 7

3.2.

Condiciones climatológicas interiores ................................................................................. 7

3.3.

Calidad de los cerramientos ................................................................................................. 8

3.4.

Condiciones de ventilación .................................................................................................. 8

3.5.

Condiciones de uso .............................................................................................................. 9

3.5.1.

Ocupación ....................................................................................................................... 9

3.5.2.

Iluminación y equipos ..................................................................................................... 9

Diseño del sistema de climatización ...................................................................... 10 4.1.

Caldera ............................................................................................................................... 10

4.2.

Grupo frigorífico ................................................................................................................. 10

4.3.

Grupos hidráulicos ............................................................................................................. 11

4.4.

Fan-coils ............................................................................................................................. 11

4.5.

Climatizadores.................................................................................................................... 12

4.6.

Tuberías.............................................................................................................................. 12

4.7.

Sistemas de expansión ....................................................................................................... 13

4.8.

Conductos .......................................................................................................................... 13

4.9.

Difusores ............................................................................................................................ 13

4.10.

Elementos de control ......................................................................................................... 14

4.11.

Elementos auxiliares .......................................................................................................... 14

5.

Prevención de la legionela..................................................................................... 15

6.

Normativa de aplicación........................................................................................ 16

7.

Presupuesto general ............................................................................................. 19

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Memoria Descriptiva

1. OBJETO DEL PROYECTO

El objeto de este proyecto es la climatización de una nave industrial para la instalación de una escuela de formación en la ciudad de Tres Cantos (Madrid) estableciendo las condiciones técnicas y legales a las que deberán ajustarse las instalaciones de climatización. Las normas que atañen a este proyecto son principalmente dos, el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) y el Código Técnico de la Edificación (CTE), aunque hay más normas que delimitan la solución del problema en cuestión. Siguiendo estas normas se dimensionarán los equipos necesarios para climatizar el hotel, desde las calderas y baterías de enfriamiento hasta las conducciones de agua caliente y fría, los conductos de entrada y salida de aire, y los elementos requeridos para presurizar los circuitos y climatizar los diferentes locales del edificio. El suministro de agua, electricidad y de gas queda fuera del proyecto por ser este independiente de la proyección del edificio. Tampoco se ocupa del agua caliente sanitaria. Las explicaciones más técnicas quedan recogidas en los pliegos de condiciones correspondientes, la descripción de los distintos componentes de la instalación en el presupuesto y la localización de los mismos en los planos.

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Memoria Descriptiva

2. DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ACTUACIÓN

El centro objeto del estudio se encuentra situado en Madrid. El centro de formación dispone de dos plantas sobre rasante. La planta inferior está destinada principalmente a un taller, aulas de formación y oficinas, mientras que la planta superior está destinada exclusivamente a oficinas. La altura de cada planta es de 3,2 metros, con una cota efectiva en el interior de 2,6 metros. La red de conductos y tuberías estará distribuida a lo largo del falso techo tanto para la planta superior como para la planta inferior. En la cubierta se ubican los equipos de refrigeración, caldera, climatizadores y bombas.

Planta

Inferior

Superior

2

Superficie construida (m ) Zonas Recepción Oficinas Salas de formación 1162,62 Restaurante -Cafetería Taller Oficinas

6

202,81

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Memoria Descriptiva

3. HIPÓTESIS DE DISEÑO

3.1.

CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS EXTERIORES

Para la determinación de las condiciones exteriores de cálculo se han tomado los datos de la norma UNE-100.001-2001 con las condiciones climatológicas de Madrid.

3.2.

•

Longitud: 3º34’ W

•

Latitud: 40º28’ N

•

Altitud sobre el nivel del mar: 710 m

•

Temperatura seca para el régimen de verano: 34ºC

•

Temperatura húmeda para el régimen de verano: 23,7ºC

•

Humedad relativa en verano: 43%

•

Constante de vapor en verano: 14,3 gr/kg

•

Temperatura seca para el régimen de invierno: -3ºC

CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS INTERIORES

Para la determinación de las condiciones de confort, las tres magnitudes a considerar en el interior del edificio son la temperatura de bulbo seco, la humedad relativa y la velocidad máxima del flujo de aire. Estación Verano Invierno

Temperatura seca (ºC) 24 22

Velocidad media del aire (m/s) Humedad relativa (%) 0,18 a 0,24 50 0,15 a 0,2 50

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Memoria Descriptiva

3.3.

CALIDAD DE LOS CERRAMIENTOS

El coeficiente de transmisión (K) determina el flujo por unidad de tiempo que atraviesa una unidad de superficie de caras paralelas cuando entre los dos ambientes que ésta separa se establece una diferencia de un grado de temperatura. El bloque de oficinas está construido en hormigón mientras que la nave industrial adyacente tiene cerramientos constituidos por “sándwiches” de chapa rellenos de lana de vidrio de 40 [mm] que actúa como aislante. Se considerarán los siguientes coeficientes de transmisión: 2

K (kcal/m ºC h) Oficinas 3,5 0,64 1,7 0,68 1,7 1,7 2 1,23

Cerramientos Cristales Muros exteriores Tabiques Tejados Suelos interiores Techos Puertas Suelos exteriores

Nave 3,5 0,78 3,12 0,85 0,85 0,85 2 2,6

El factor de ganancia solar (FGS) de los cristales es 0,46.

3.4.

CONDICIONES DE VENTILACIÓN

Para el cálculo del caudal de ventilación se tienen en cuenta tanto el nivel de ocupación como la calidad del aire interior requerido por la normativa de ventilación de locales Categoría

m3/h por persona

IDA 1 (calidad óptima) IDA 2 (buena calidad) IDA 3 (calidad media) IDA 4 (calidad baja)

72 43,2 28,8 18

Seleccionamos IDA 3 para el Restaurante-Cafetería, taller y sala de informática. Para el resto de locales seleccionamos la categoría IDA 2.

8

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Memoria Descriptiva

3.5.

CONDICIONES DE USO

3.5.1. Ocupación Se considerarán los niveles de ocupación que se muestran a continuación. ZONA

m2/persona

Personas

Despacho 1 Recepción Sala de oficinas 1 Sala de formación 1 Sala de formación 2 Sala de formación 3 Restaurante-Cafetería Sala de reuniones Sala informática Despacho 2 Despacho 3 Taller Sala de oficinas 2 Despacho 4 Despacho 5 Despacho 6 Despacho 7

1 6 7 15 15 15 40 8 10 1 1 25 5 1 1 1 1

16,50 5,49 16,34 3,95 5,49 5,75 1,82 1,81 2,86 11,10 11,10 11,65 19,16 9,10 23,00 18,42 22,80

3.5.2. Iluminación y equipos Se ha considerado un nivel de iluminación de 20 [W/m2]. Este valor se deberá incrementar en un 25% en caso de que la iluminación se produzca con fluorescentes. Los equipos y aplicaciones también suponen una carga interna que dependerá de la zona. Zona

W/m2

Sala informática Taller Otras

5 15 3,5

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Memoria Descriptiva

4. DISEÑO DEL SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN

4.1.

CALDERA

El equipo autónomo de producción de calor estará ubicado en la cubierta del edificio a la intemperie en zonas no transitadas por el uso habitual del edificio, salvo por personal especializado de mantenimiento de estos u otros equipos. Debe satisfacer las condiciones que establece la norma UNE 60601:2006. En caso de que se sitúen en zonas de tránsito de personas o bienes se debe dejar una franja libre alrededor del equipo que garantice el mantenimiento del mismo, en todo caso con un mínimo de 1 [m], delimitada por medio de elementos que impidan el acceso a la misma a personal no autorizado. La potencia a instalar es de 85 [kW] Las bombas correspondientes al circuito primario de calor se introducirán en el interior del equipo autónomo de producción de calor y las del secundario de calor se introducirán en un cuarto destinado a tal uso.

4.2.

GRUPO FRIGORÍFICO

El grupo frigorífico estará ubicado en la cubierta dando servicio a todo el edificio. Estará formado por una enfriadora aire-agua para la producción de agua fría de refrigeración además de los elementos y accesorios necesarios para el correcto funcionamiento. A su vez estarán ubicadas en dicha cubierta las bombas del circuito primario de frío y las bombas del circuito secundario. Las enfriadoras serán de versión silenciosa y estarán apantalladas mediante un panel acústico vertical para evitar la transmisión de ruido al complejo, así como se proyecta un suelo flotante para evitar la propagación de las vibraciones de las enfriadoras a las plantas inferiores. El sistema de climatización será de caudal constante. Según el cálculo de cargas realizado a través del programa HAP Carrier la potencia a instalar será de 178 [kW]

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Memoria Descriptiva

4.3.

GRUPOS HIDRÁULICOS

Para transportar el agua con la presión y caudal necesarios en cada circuito, se instalará en cada uno de ellos los correspondientes grupos de bombas. En el circuito primario se instalará una bomba de reserva. En los circuitos secundarios se instalará una bomba de reserva. En el caso de que el grupo de bombeo conste de dos bombas, la bomba de reserva garantizará el cien por cien del caudal necesario con la presión necesaria.

4.4.

FAN-COILS

La selección de los fan-coils se ha realizado de forma que las necesidades térmicas y frigoríficas sean cubiertas en los locales. Los equipos seleccionados serán unidades horizontales ocultas en el falso techo y se instalarán a cuatro tubos (dos de agua fría y dos de agua caliente). El criterio de selección de los equipos ha sido realizado calculando el aporte de agua necesaria para que puedan hacer frente a las cargas latente y sensible de verano, y a la carga total de calefacción en invierno. Además, se ha buscado que cumplan con los niveles de ruido permitidos para cada tipo de local. Se tendrá suministro del aire de ventilación necesario mediante unidades de ventilación con recuperadores entálpicos teniendo por objeto el acondicionamiento tanto en verano como en invierno del aire introducido en el edificio para garantizar la renovación del mismo. Por tanto su función consiste en acondicionar el aire introducido para que no suponga carga térmica.

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Memoria Descriptiva

4.5.

CLIMATIZADORES

Se dispondrán de cuatro climatizadores situados en ‘’armarios climatizadores’’ para las grandes salas. Una vez conocidas las potencias y fijados los caudales de impulsión, ventilación y retorno se ha seleccionado un climatizador. Cada equipo estará compuesto por una batería de frío, una batería de calor, un ventilador de impulsión, un ventilador de retorno, dos filtros y tres compuertas, una para expulsar aire al exterior, una segunda compuerta para recircular aire de la habitación y una tercera para tomar aire del exterior. La función de los climatizadores será tomar el caudal de ventilación exterior, mezclarlo con el aire de retorno hasta alcanzar la temperatura adecuada y, finalmente, distribuirlo a través de los conductos y difusores.

4.6.

TUBERÍAS

Las redes de tuberías se han diseñado de tal manera que se garantiza una velocidad no superior a 2 [m/s] en ninguno de los tramos para reducir los posibles ruidos y vibraciones que podrían producir velocidades mayores en las tuberías. Las dimensiones de las tuberías se han determinado desde los consumos hasta la bomba. De este modo se garantiza que en cada momento se tiene el caudal necesario en las unidades terminales. Conocidos los diámetros de las tuberías y los caudales que van a circular por ellas se pueden dimensionar las bombas necesarias a la salida de las unidades de enfriado y calentado de agua. Al comienzo de cada planta y antes de la llegar a cada una de las unidades de tratamiento, se han instalado llaves de paso para poder cortar el suministro de agua a las zonas que se desee. Esto es especialmente importante en caso de averías ya que permite cortar el paso únicamente a la zona afectada sin perjudicar el resto de la instalación. Toda la red de tuberías será de acero negro estirada DIN–2440. En los recorridos el aislamiento irá recubierto mediante chapa de acero inoxidable de 0,6 [mm] de espesor. La red de tuberías está diseñada para cumplir con los requerimientos técnicos estipulados en el RITE e irá aislada según estipula el RITE para garantizar un rendimiento térmico adecuado.

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Memoria Descriptiva

4.7.

SISTEMAS DE EXPANSIÓN

Dado que la temperatura del agua no es constante en los circuitos de distribución, es necesario dimensionar un vaso de expansión para cada circuito para así poder soportar de manera amortiguada los cambios de densidad del fluido. Dicho vaso contribuirá a que la presión del agua experimente fluctuaciones leves, manteniéndose prácticamente constante.

4.8.

CONDUCTOS

Los conductos de aire empleados para la climatización son de acero galvanizado y con sección rectangular. El criterio de selección de los conductos necesarios para la impulsión y retorno es que la velocidad no será superior en ningún caso a un valor concreto. Para posteriores tramos se utilizará el diagrama de pérdidas de carga y con el caudal se obtendrá el diámetro de conducto necesario con el que se procederá a obtener su equivalente de sección rectangular. El retorno se hará gracias al sistema ‘’plenum’’ dejando un tramo de conducto disponible para el retorno. Se dispondrá de la forma más conveniente en la sala para poder retornar el aire hasta el climatizador. Una vez calculada la pérdida de carga en difusores se procederá a calcular la presión estática disponible que debe proporcionar el ventilador del climatizador para hacer circular el caudal de impulsión y retorno.

4.9.

DIFUSORES

Se emplearán difusores para hacer llegar el caudal de impulsión al espacio que se desee climatizar. Estos dispositivos se seleccionarán en base a características sonoras. Asimismo, las pérdidas no deberán sobrepasar los 3 [mm.c.a]. En el proceso de colocación de los difusores se tiene en cuenta el caudal de aire a impulsar en el módulo así como la superposición de los chorros de aire de varios difusores diferentes que podría crear efectos de turbulencia indeseables para el confort de los ocupantes.

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Memoria Descriptiva

4.10.

ELEMENTOS DE CONTROL

Los equipos de control previstos permitirán la regulación de los siguientes parámetros: •

La temperatura de los fluidos portadores de la carga térmica según la demanda térmica, y la temperatura de impulsión del aire o el agua en cada subsistema según la temperatura del ambiente o de retorno.

•

La temperatura y el caudal del fluido refrigerante.

•

La temperatura de impulsión del aire o del agua, o el caudal del aire de cada unidad térmica terminal según la temperatura del ambiente o de retorno.

Se instalará un sistema de control digital que por medio de microprocesadores interconectados a un centro de control informático, se encargará de gestionar el sistema entero. Este equipo se encargará de arrancar los equipos cuando sea requerido.

4.11.

ELEMENTOS AUXILIARES

•

Compuerta cortafuegos para las zonas de seguridad que estén atravesadas por conductos de impulsión o retorno del aire.

•

Válvulas de interrupción y regulación en todos los equipos que permitirán regular el caudal necesario que debe pasar por la tubería hasta la batería de frío o de calor del equipo.

•

Válvulas de corte para todos los equipos Se dispondrán válvulas de bola para tuberías menores de diámetro nominal 50 y válvulas de mariposa para tuberías mayores de 65 [mm] de diámetro nominal.

•

Válvulas de control para regular el caudal de los climatizadores y los fan-coils.

•

Filtros que aseguran la limpieza del agua del sistema.

•

Equipos de medida. Se dispondrán de termómetros y manómetros diferenciales en todos los equipos para conocer tanto el caudal como la temperatura del agua.

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5. PREVENCIÓN DE LA LEGIONELA

Se requieren materiales que resistan la acción agresiva del agua y del cloro u otros desinfectantes, con el fin de evitar la formación de productos de corrosión. Deberán evitarse aquellos materiales de sellado de uniones de diferentes partes del sistema de distribución de agua que sean particularmente propicios al desarrollo de bacterias y hongos (cueros, maderas y ciertos tipos de gomas, masillas y materiales plásticos). También deberán evitarse las zonas de estancamiento de agua en las tuberías de "by-pass", equipos o aparatos en reserva, tramos de tuberías con fondo ciego, etc. Los equipos y aparatos en reserva deberán aislarse del sistema mediante válvulas de corte de cierre hermético y estarán equipados de una válvula de drenaje situada en el punto más bajo. Todos los fan-coils y las unidades de ventilación con recuperador entálpico dispondrán de bandeja de condensados con desagüe a la bajante más próxima. Es muy importante el mantenimiento en seco de dichas bandejas de recogida de condensados de las baterías de refrigeración, que estarán dotadas de fondos con fuertes pendientes (2% por lo menos) y de tubos de desagüe y conexión a la red de saneamiento. El diseño del sistema será tal que permita el acceso fácil para la inspección y limpieza de todos los equipos y aparatos. Las redes de tuberías estarán dotadas de válvulas de drenaje en todos los puntos bajos, que permita la eliminación de los detritos acumulados.

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6. NORMATIVA DE APLICACIÓN

La instalación cumplirá, tanto en los equipos suministrados como en el montaje, toda la normativa legal vigente, mas en particular se recuerda:

Instalaciones en general • Ley 13/87 9.7.87 de Seguridad de las Instalaciones Industriales. •

Ley 21/92 de Industria de 16.7.92.

•

Reglamento de actividades Molestas, Insalubres, Nocivas y Peligrosas según D. 2414/61 de 30.11.1961.

•

Ordenanza de Seguridad e Higiene en el Trabajo de 9 de marzo de 1971.

Instalaciones de Aire Acondicionado y Calefacción • Real Decreto 1751/1998 de 31.7.1998, Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE). •

Real Decreto 1751/1998 Complementarias (ITE).

de

•

Real Decreto 3099/1977 de 8.9.1977 por el que se aprueba el Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas.

•

Orden de 24.1.978 por la que se aprueban las Instrucciones complementarias MI-IF al Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas.

•

Orden de 23.12.1998 del MIE por la que se modifican las instrucciones técnicas complementarias MI-IF002, MI-IF004 y MI-IF009, del Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas.

•

Real Decreto 4/1979 (BOE 29.5.79) que aprueba el Reglamento de aparatos a presión e Instrucciones Técnicas complementarias.

•

Real Decreto 1218/2002 de 22 de Noviembre, por el que se modifica el Real Decreto 1751/1998 de 31 de Julio, por el que se aprobó el Reglamento de instalaciones térmicas de los edificios e instrucciones técnicas complementarias.

16

31.7.1998,

Instrucciones

Técnicas

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•

Norma básica de la edificación. "Condiciones acústicas en los edificios" NBE-CA-88 (B.O.E. 8/10/88).

•

Norma básica de la edificación "Condiciones de protección contra incendios", NBE-CPI-96.

•

Norma básica de la edificación "Condiciones térmicas en los edificios", NBE-CT-79.

•

Reglamento de seguridad para plantas e instalaciones frigoríficas (B.O.E. 6/12/77) e instrucciones técnicas complementarias (B.O.E. 3/2/78).

•

Reglamento de seguridad e higiene en el trabajo.

•

Ley de protección del ambiente atmosférico (B.O.E. 9/6/75) e instrucciones complementarias.

•

Reglamento electrotécnico complementarias.

•

Normativa UNE de aplicación.

•

Reglamento de Instalaciones térmicas en los edificios (RITE) e Instrucciones técnicas complementarias (ITE) (B.O.E. 5/8/98) y Modificación según Real Decreto 1218/2002 (B.O.E. 3/12/02).

•

Norma Básica de la Edificación (NBE CT-79). Condiciones térmicas de los edificios.

•

Ordenanza sobre captación de Energía Solar para usos térmicos, del 27 de Marzo de 2.003, del Ayuntamiento de Madrid.

•

Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) y sus Instrucciones Técnicas Complementarias

•

Real Decreto 865/2003, de 4 de Julio por el que se establecen los criterios higiénicos sanitarios para la prevención y control de la legionela.

•

Reglamento de Recipientes a Presión (RAP)

17

de

baja

tensión

y

resoluciones

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•

Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) y sus Instrucciones Complementaria MI.BT., incluidas las hojas de interpretación

•

Normas Básicas de la Edificación: Condiciones Acústicas en los Edificios (NBE-CA)

•

Normas Básicas de la Edificación: Condiciones de Protección contra Incendios en los Edificio (NBE-CPI).

•

Ordenanzas de Seguridad e Higiene en el Trabajo (OSHT).

•

Ley de Protección del Ambiente Atmosférico (LPAA).

•

Ley número 88/67 de 8 de noviembre: Sistema Internacional de Unidades de Medida S.I.

Normativa de Consulta: •

UNE-EN 12975-1: Sistemas solares térmicos y componentes. Captadores solares. Parte 1: Requisitos generales.

•

UNE-EN 12975-2: Sistemas solares térmicos y componentes. Captadores solares. Parte 2: Métodos de ensayo.

•

UNE-EN 12976-1: Sistemas solares térmicos y componentes. Sistemas solares prefabricados. Parte 1: Requisitos generales.

•

UNE-EN 12976-2: Sistemas solares térmicos y componentes. Sistemas solares prefabricados. Parte 2: Métodos de ensayo.

•

UNE-EN 12977-1: Sistemas solares térmicos y componentes. Sistemas solares a medida. Parte 1: Requisitos generales.

•

UNE-EN 12977-2: Sistemas solares térmicos y componentes. Sistemas solares a medida. Parte 2: Métodos de ensayo.

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7. PRESUPUESTO GENERAL

El importe total de la instalación, montaje y puesta en marcha de las instalaciones y equipos mecánicos de aire acondicionado y calefacción del centro de formación, asciende a una cantidad de 76.943,06 € (Setenta y seis mil novecientos cuarenta y tres coma cero seis euros).

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Cálculos

Parte II

CÁLCULOS

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Cálculos

CÁLCULOS ÍNDICE GENERAL

1.

Cálculo de cargas térmicas .................................................................................... 23 1.1

1.1.1.

Datos de partida ............................................................................................................ 23

1.1.2.

Transmisión ................................................................................................................... 24

1.1.3.

Radiación ....................................................................................................................... 25

1.1.4.

Ocupación ..................................................................................................................... 25

1.1.5.

Iluminación y equipos ................................................................................................... 26

1.1.6.

Infiltración ..................................................................................................................... 26

1.1.7.

Resumen de cargas ....................................................................................................... 27

1.2

2.

3.

4.

. Cálculo de cargas en verano............................................................................................... 23

. Cálculo de pérdidas en invierno ......................................................................................... 28

1.2.1.

Transmisión ................................................................................................................... 28

1.2.2.

Infiltración ..................................................................................................................... 29

1.2.3.

Resumen de pérdidas .................................................................................................... 29

Selección de equipos de producción ...................................................................... 30 2.1.

Caldera ............................................................................................................................... 30

2.2.

Enfriadora .......................................................................................................................... 30

Selección de otros equipos .................................................................................... 31 3.1.

Fan-coils ............................................................................................................................. 31

3.2.

Climatizadores.................................................................................................................... 32

3.2.1.

Condiciones de impulsión ............................................................................................. 32

3.2.2.

Potencias y caudales ..................................................................................................... 34

3.2.3.

Selección ....................................................................................................................... 34

3.3.

Deshumectador.................................................................................................................. 35

3.4.

Recuperadores entálpicos.................................................................................................. 36

Tuberías ............................................................................................................... 37 4.1.

Caudales de agua necesarios ............................................................................................. 37

4.2.

Dimensiones de las tuberías .............................................................................................. 38

4.2.1.

Circuito de agua fría ...................................................................................................... 38

4.2.2.

Circuito de agua caliente ............................................................................................... 40

21

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Cálculos

4.3. 4.3.1.

Pérdidas de carga en tuberías ....................................................................................... 42

4.3.2.

Resumen........................................................................................................................ 43

4.3.3.

Selección ....................................................................................................................... 44

4.4.

6.

7.

8.

Vasos de expansión ............................................................................................................ 45

4.4.1.

Circuito de agua fría ...................................................................................................... 46

4.5.2.

Circuito de agua caliente ............................................................................................... 46

4.6.

5.

Bombas .............................................................................................................................. 42

Depósitos de inercia térmica ............................................................................................. 47

4.6.1.

Depósito de inercia en circuito frío ............................................................................... 47

4.6.2.

Depósito de inercia en circuito caliente ........................................................................ 47

Conductos ............................................................................................................ 48 5.1.

Procedimiento de cálculo .................................................................................................. 48

5.2.

Caudales de aire necesario ................................................................................................ 49

5.3.

Dimensiones de los conductos ........................................................................................... 50

5.3.1.

Climatizadores ............................................................................................................... 50

5.3.2.

Recuperadores entálpicos ............................................................................................. 52

5.4.

Difusores ............................................................................................................................ 53

5.5.

Ventiladores ....................................................................................................................... 53

5.5.1.

Pérdidas de carga en conductos ................................................................................... 53

5.5.2.

Resumen........................................................................................................................ 55

5.5.3.

Selección ....................................................................................................................... 56

Conexiones ........................................................................................................... 57 6.1.

Cuadros eléctricos .............................................................................................................. 57

6.2.

Líneas eléctricas ................................................................................................................. 58

6.3.

Subsistemas de control ...................................................................................................... 58

Costes de operación .............................................................................................. 61 7.1.

Energía utilizada ................................................................................................................. 61

7.2.

Consumo de combustible .................................................................................................. 61

7.3.

Consumo eléctrico de los equipos ..................................................................................... 62

7.4.

Gastos de la instalación ..................................................................................................... 63

Coeficiente global de la instalación........................................................................ 64 8.1.

Coeficiente de rendimiento ............................................................................................... 64

8.2.

Coeficiente de eficiencia energética .................................................................................. 65

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Cálculos

1. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS

1.1 .

CÁLCULO DE CARGAS EN VERANO

1.1.1. Datos de partida Para la determinación de las condiciones exteriores de cálculo se han tomado los datos de la norma UNE-100.001-2001 con las condiciones climatológicas de Madrid. •

Altitud sobre el nivel del mar: 710 m

•

Temperatura seca para el régimen de verano: 34ºC

•

Temperatura húmeda para el régimen de verano: 23,7ºC

•

Humedad relativa en verano: 43%

•

Constante de vapor en verano: 14,3 gr/kg

•

Temperatura seca para el régimen de invierno: -3ºC

Las cargas que afectan al desequilibrio térmico de la sala se distinguen en dos tipos: §

Interiores: Las cargas interiores son aquellas en las que el foco emisor de calor se encuentra en el interior de la zona de estudio. Se distinguen en: ocupación, iluminación y equipos.

§

Exteriores: Las cargas interiores son aquellas en las que el foco emisor de calor se encuentra en el exterior de la zona de estudio. Se distinguen en: transmisión, radiación e infiltración.

Por un lado, los baños y pasillos sólo se ventilarán mediante “plenum”, no se climatizarán, convirtiéndose en locales no climatizados a la hora del estudio. Por otro lado, los vestuarios sólo se climatizarán en invierno puesto que impulsar aire frío en estas salas en verano no es saludable para los ocupantes de las mismas. 23

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Cálculos

1.1.2. Transmisión La transmisión de un local con el exterior cumple la ecuación:
     •

S: Superficie total de transmisión [m2]

•

K: Coeficiente de transmisión del cerramiento [kcal/h·m2·ºC]

•

∆Teq: Variación de temperaturas entre exterior e interior. Para el caso de muros y cubiertas es preciso tener en cuenta la “memoria térmica” por el cual se encuentran a mayor temperatura que el aire exterior al haber absorbido calor. Entre un local y otro no climatizado se cumple la misma ecuación pero el ∆Teq es ∆T/2        

      

Donde: •

a: Factor de corrección [ºC]

•

∆Tes: Diferencia equivalente de temperatura a la hora considerada para la pared a la sombra [ºC].

•

∆Tem: Diferencia equivalente de temperatura a la hora considerada para la pared al sol [ºC]

•

b: Coeficiente que considera el color de la cara exterior de la pared

•

Rs: Máxima insolación correspondiente al mes y latitud supuestos, a través de una superficie acristalada vertical u horizontal para la orientación considerada [kcal/h·m2]

•

Rm: Máxima insolación en el mes de Julio, a 40º latitud Norte, a través de una superficie acristalada vertical u horizontal para la orientación considerada [kcal/h·m2]

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Cálculos

1.1.3. Radiación La radiación da lugar a un incremento de temperatura en el local debido a la incidencia de los rayos de sol a través de las superficies acristaladas. Su valor depende de la situación geográfica, la orientación de la instalación y el tipo de cristal empleado. El cálculo de la carga térmica debido a la radiación solar se obtiene a partir de la fórmula:
    

Siendo: •

q: Es la aportación solar [kg/h·m2]. Este valor se obtiene de las tablas adjuntadas al que es necesario añadirle una corrección del 17% por suponer un marco metálico en la ventana y otra corrección en función de la altitud (+0.7% por cada 300 metros)

•

FGS: Es el Factor de Ganancia Solar. Es un valor de corrección que depende del tipo de vidrio. El factor de ganancia solar de los cristales en nuestro caso es 0,46

•

S: Valor total de la superficie acristalada [m2]

1.1.4. Ocupación Las aportaciones caloríficas procedentes de la ocupación dependen de la temperatura ambiente y del nivel de actividad que se desarrolla en la sala. Dichas aportaciones se clasifican en dos grupos: • Sensible: debida a la diferencia de temperatura entre el cuerpo humano y el exterior, a humedad específica constante. • Latente: debida al aumento de la humedad absoluta del ambiente consecuencia del vapor desprendido por el cuerpo humano a temperatura constante.

Zona Oficinas Restaurante Taller

Calor sensible (kcal/h) 61 71 74

25

Calor latente (kcal/h) 52 68 115

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Cálculos Para obtener el calor total aportado se multiplican los valores anteriores por el número de personas que se encuentran en cada zona.

1.1.5. Iluminación y equipos La iluminación aporta un valor energético de 20 [W/m2] en todas las zonas. Al emplearse tubos fluorescentes existe una aportación debida a la reactancia que se estima en un 25% adicional. Para obtener el aporte energético total por iluminación se multiplica por el área total de la zona. Los equipos eléctricos aportan un valor energético que depende de la funcionalidad de la sala. Para obtener el aporte energético total por equipos se multiplica por el área total de la zona. Zona

Equipos (W/m2)

Sala informática Taller Otras

5 15 3,5

1.1.6. Infiltración Las infiltraciones se producen a través de aberturas al exterior en los cerramientos. No se consideran en el dimensionamiento al tener como objetivo diseñar un sistema que aporta sobrepresión interna al edificio, la cual produce que las corrientes de aire vayan hacia el exterior del edificio y no al revés. Esta sobrepresión se consigue regulando los caudales de impulsión y extracción.

26

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Cálculos

1.1.7. Resumen de cargas La carga total se obtiene como la suma de todas las cargas anteriores. La carga sensible total agrupa la transmisión, la radiación, la iluminación, los equipos y la ocupación.; mientras que carga latente está definida únicamente por la ocupación del local. Se recogen todas las cargas en verano calculadas gracias a las hojas de apoyo de Excel adjuntas en los anexos. •

Planta superior

ZONA Sala de oficinas 2 Despacho 4 Despacho 5 Despacho 6 Despacho 7 TOTAL

•

CALOR SENSIBLE CALOR LATENTE CALOR TOTAL [kcal/h] [kcal/h] [kcal/h] 9546 410 11218 680 82 1011 2348 82 2682 2888 82 3204 2517 82 2832 17979

738

20947

CAUDAL AIRE [m3/h] 3120 222 767 944 822 5875

Planta inferior ZONA

Despacho 1 Recepción Sala de oficinas 1 Sala de formación 1 Sala de formación 2 Sala de formación 3 Restaurante-Cafetería Sala de reuniones Sala informática Despacho 2 Despacho 3 Taller TOTAL

CALOR SENSIBLE CALOR LATENTE CALOR TOTAL [kcal/h] [kcal/h] [kcal/h] 1898 82 2224 2331 491 4338 10998 573 13208 6196 1229 11212 8417 1147 13099 8808 1229 13825 10394 3651 20779 2064 656 4740 3498 737 5918 936 82 1270 2203 82 2519 29718 3575 37501 87461

13534

27

130633

CAUDAL AIRE [m3/h] 618 762 3594 2025 2750 2879 3397 675 1143 306 720 9712 28581

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Cálculos

1.2 .

CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN INVIERNO

1.2.1. Transmisión Para la determinación de las pérdidas en invierno sólo se consideran las cargas de transmisión ya que tanto la radiación como las cargas internas son beneficiosas para las condiciones de invierno. La aportación energética se obtiene de la fórmula:
         !" Siendo: •

S: Superficie total de transmisión [m2]

•

K: Coeficiente de transmisión del cerramiento [kcal/h·m2·ºC]

•

∆T: Gradiente de temperaturas en la superficie considerada. Será la diferencia entre la interior y la exterior para cristales y muros, la mitad para las particiones [ºC]

•

FV: Factor de viento. Representa el efecto del viento y depende tanto de la orientación como del material del cerramiento. Los valores se obtienen del Manual de Carrier

•

Orientación

Factor de viento

Norte Este Oeste Sur Cubierta

1,35 1,25 1,2 1 1

Cp: Coeficiente de puesta a régimen. Contabiliza la potencia extra necesaria para poner en régimen permanente una zona que inicialmente se encuentra a baja temperatura, de forma que será mayor a primera hora puesto que se produce el arranque de la instalación. Se tomará un valor de 1,15

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Cálculos

1.2.2. Infiltración La infiltración no es tenida en cuenta debido a la sobrepresión a la que someteremos a los locales climatizados.

1.2.3. Resumen de pérdidas Se recogen todas las pérdidas en invierno calculadas gracias a las hojas de apoyo de Excel adjuntas en los anexos. •

Planta superior ZONA Sala de oficinas 2 Despacho 4 Despacho 5 Despacho 6 Despacho 7 TOTAL

•

PÉRDIDAS [kcal/h] 6637 641 1642 2032 2074 13025

[kW] 8 1 2 2 2 15

PÉRDIDAS [kcal/h] 1445 1909 8358 3962 5282 5517 5175 2451 1621 1283 1949 667 1648 18855 60123

[kW] 2 2 10 5 6 6 6 3 2 1 2 1 2 22 70

Planta inferior ZONA Despacho 1 Recepción Sala de oficinas 1 Sala de formación 1 Sala de formación 2 Sala de formación 3 Restaurante-Cafetería Vestuario masculino Vestuario femenino Sala de reuniones Sala informática Despacho 2 Despacho 3 Taller TOTAL

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Cálculos

2. SELECCIÓN DE EQUIPOS DE PRODUCCIÓN

2.1.

CALDERA

Para su selección se ha considerado el total de la potencia requerida en invierno por los climatizadores y fan-coils a los que alimenta. Es el equipo responsable de calentar el agua que alimenta a los fan-coils y climatizadores. Estará situada en la cubierta de la planta superior. Como hemos visto anteriormente, la potencia total requerida en invierno era de 73.148 [Kcal/h]. Esto se corresponde con una necesidad de 85 [kW]. Elegiremos pues la marca ADISA, y el modelo MINI RT 105 X 1 HT que posee una potencia nominal de 104 [kW]. Sus características técnicas se pueden consultar en el catálogo que se adjunta como anexo.

2.2.

ENFRIADORA

Para su selección se ha considerado el total de la potencia requerida en verano. Estará situada en la cubierta de la planta superior. Como hemos visto anteriormente, la potencia total requerida en invierno era de 151.580 [Kcal/h]. Esto se corresponde con una necesidad de 178 [kW]. Elegiremos pues una enfriadora de la marca Topclima (enfriadoras aire-agua), y el modelo FOCS-B-0951 que posee una potencia nominal de 182 [kW]. Sus características técnicas se pueden consultar en el catálogo que se adjunta como anexo.

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Cálculos

3. SELECCIÓN DE OTROS EQUIPOS

3.1.

FAN-COILS

Para el dimensionamiento de los fan-coils de los vestuarios no se ha tenido en cuenta la climatización de verano ya que no se considera oportuno impulsar aire frío por motivos de salud.; así pues sólo producirán calor cuando estén en régimen de calefacción. La selección de los fan-coils se ha realizado de forma que las necesidades térmicas y frigoríficas de cada zona sean cubiertas siempre y cuando la potencia no sea superior a la máxima que pueda ofrecer el fan-coil más potente del catálogo de selección de Termoven para la serie FL tanto en invierno como en verano: Verano = 7983 [W] Invierno = 7165[W] Hay cuatro zonas que superan dicha potencia (“Sala de oficinas 1”, “Sala de oficinas 2”, “Restaurante” y “Taller”) donde se emplearán climatizadores en lugar de fan-coils. En el resto de zonas se instalarán los fan-coils siguientes:

•

Planta superior

Zona

Fan-coil

Despacho 4 Despacho 5 Despacho 6 Despacho 7

FL-200 FL-450 FL-650 FL-450

Caudal fría (l/h) 313 652 823 652

31

Caudal caliente (l/h) 260 300 320 300

Caudal de aire (m3/h) 290 640 750 640

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Cálculos

•

Planta inferior

Zona

Fan-coil

Despacho 1 Recepción Sala de formación 1

FL-450 FL-450 FL-650 FL-650 FL-900 FL-900 FL-1100 FL-1100 FL-300 FL-200 FL-450 FL-900 FL-200 FL-450

Sala de formación 2 Sala de formación 3 Vestuario masculino Vestuario femenino Sala de reuniones Sala de informática Despacho 2 Despacho 3

3.2.

Caudal fría (l/h) 652 652 823 823 1126 1126 1262 1262 443 313 652 1126 313 652

Caudal caliente (l/h) 300 300 320 320 360 360 380 380 280 260 300 360 260 300

Caudal de aire (m3/h) 640 640 750 750 1100 1100 1200 1200 400 290 640 1100 290 640

CLIMATIZADORES

3.2.1. Condiciones de impulsión Se determina el factor de carga sensible (FCS) y el factor de carga sensible efectivo (FCSE) de las zonas a climatizar a partir de los valores de carga sensible total y carga latente total.

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ZONA Sala de oficinas 1 Restaurante Taller Sala de oficinas 2

!# !#' % ! &  !#  !$ !#'  !$'

CALOR SENSIBLE [kcal/h] 10998 10394 29718 9546

32

CALOR LATENTE [kcal/h] 573 3651 3575 410

FCS 0,95 0,74 0,89 0,96

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En el ábaco psicométrico se traza una recta que une el FCS con las condiciones de confort. Empleando un factor de by-pass (FB) de 0,15 que tiene en cuenta las pérdidas de la batería del climatizador, obtenemos el caudal de impulsión gracias a las ecuaciones siguientes: !#' 
(  )  *  +,-   .    !$' 
(  )  *  +,/0  1.  1  El caudal de retorno será:
2 
( 
Las condiciones del punto de mezcla (m) entre el aire exterior y el caudal de retorno de la habitación se obtienen aplicando las siguientes ecuaciones:

 


2  . 
 
(

1 


2  1. 
 1
(

Conocido el punto de mezcla, se saca sobre el ábaco psicrométrico el punto de impulsión, definido por su temperatura Ti y su humedad Hi. Esas son las condiciones que debe de llevar el caudal de impulsión para vencer las cargas calculadas.

ZONA

Ti [ºC]

Hi [gr/kg]

Qi [m3/h]

Selección

Sala de oficinas 1 Sala de oficinas 2 Restaurante Taller

12,5 12,5 13 11,5

9,26 9,09 7,64 8,66

3188 2767 3150 7925

CLA-2009/2 CLA-2009/1 CLA-2009/2 CLA-2015/2

Para el Restaurante-Cafetería el resultado da lugar a una Ti de 8 [ºC] debido al gran aporte de calor latente siendo necesaria la utilización de un deshumectador en dicho equipo de climatización para satisfacer toda la carga latente

33

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Cálculos

3.2.2. Potencias y caudales Las potencias frigorífica y calorífica dependen de las condiciones de entrada y salida de la batería. 34(5  +,- 
(     (   +,/0  1  1(  367  3"  +,- 
  (  8 

Zona

Pfrigorifica (kcal/h)

Pcalorifica (kcal/h)

Sala de oficinas 1 Sala de oficinas 2 Restaurante Taller

15130 13329 20657 43263

10626 8257 13815 24255

Para el cálculo del caudal de agua destinada a alimentar las baterías de frío y de calor de los climatizadores se tiene en cuenta la potencia a refrigerar y el salto de temperatura (5 [ºC] en verano y 20 [ºC] en invierno) 3 
59     7(  Zona

Caudal fría (l/h)

Caudal caliente (l/h)

Sala de oficinas 1 Sala de oficinas 2 Restaurante Taller

2536 2220 4029 7421

532 413 691 1213

3.2.3. Selección Elegiremos climatizadores de la marca Termoven y serie CLA. SALA

Ti [ºC]

Hi [gr/kg]

Qi [m3/h]

Selección

Sala de oficinas 1 Sala de oficinas 2 Restaurante Taller

12,5 12,5 13 11,5

9,26 9,09 7,64 8,66

3188 2767 3150 7925

CLA-2009/2 CLA-2009/1 CLA-2009/2 CLA-2015/2

34

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3.3.

DESHUMECTADOR

Los deshumectadores son aparatos especialmente concebidos para dar una solución eficaz a todos los problemas originados por el exceso de humedad. Un deshumectador tiene un circuito frigorífico y un funcionamiento similar a un equipo de aire acondicionado y dispone por lo tanto de un compresor frigorífico, una batería evaporadora y una batería condensadora con sus correspondientes ventiladores. El circuito está cargado con gas ecológico R 407C. El aire húmedo procedente del “Restaurante-Cafetería” es aspirado por el ventilador y se hace pasar a través de la batería del evaporador donde se enfría por debajo de su temperatura de rocío. El agua contenida en el aire se condensa y es recogida en la bandeja de condensación de donde es evacuada a una tubería de desagüe. Como ya se ha visto en el apartado anterior, en la zona “Restaurante-Cafetería” se tiene una temperatura de impulsión de 8 [ºC] y 5,8 [gr/kg de aire seco] de humedad específica, y se desea obtener una temperatura de impulsión de 13 [ºC] y 7,64 [gr/kg de aire seco] de humedad específica. Por tanto la diferencia de agua que hay que aportar por kilo de aire es 1,84 [gr/kg]. Se dimensiona el deshumectador conociendo el área frontal del evaporador, la velocidad del aire sobre el serpentín y las condiciones de entrada y salida al serpentín del climatizador (datos obtenidos del catálogo adjunto). GH  K+/)GHLM I@J H !J=@???:HC:N=A:A  K+/)  ),EK  /KO+,DK  )/O,//>L?P M 3:;<=?:@A:A:B@ABC>?<  D/,EF

Elegiremos pues la marca Arimex, y el modelo FD 240 que posee capacidad de extracción de 188 [l/día] y una potencia eléctrica de 3,95 [kW]. Sus características técnicas se pueden consultar en el catálogo que se adjunta como anexo.

35

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3.4.

RECUPERADORES ENTÁLPICOS

Los recuperadores entálpicos suministran el aire de ventilación necesario sin que supongan carga térmica. El aire interior viciado y el aire exterior de renovación se cruzan en el intercambiador de calor transmitiendo el calor o frío del aire viciado al nuevo, con ello se reducen considerablemente las pérdidas. Elegiremos recuperadores de la marca Daikin conociendo los caudales de ventilación necesarios por planta.

Zona

Nom.

Qventilación (m3/h)

Selección

Pérdida de carga (mm.c.a)

Planta Superior Planta Inferior (tramo 1) Planta Inferior (tramo 2)

RE-1 RE-2 RE-3

173 951 1973

VAM250FA VAM1000FA VAM2000FA

3,9 9,8 7,8

36

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4. TUBERÍAS

4.1.

CAUDALES DE AGUA NECESARIOS

Para dimensionar las tuberías es necesario conocer el caudal que circula por cada tramo sabiendo los caudales de agua máximos que necesitan cada uno de los elementos, con los que obtendremos el caudal necesario para el funcionamiento de la instalación. •

Fan-coils Planta superior Zona

Caudal fría (l/h)

Caudal caliente (l/h)

Despacho 4 Despacho 5 Despacho 6 Despacho 7

313 652 823 652

260 300 320 300

Zona

Caudal fría (l/h)

Caudal caliente (l/h)

Despacho 1 Recepción Sala de formación 1 Sala de formación 2 Sala de formación 3 Vestuario Masculino Vestuario Femenino Sala de reuniones Sala informática Despacho 2 Despacho 3

652 652 1646 2252 2524 652 1126 313 652

300 300 640 720 760 280 260 300 360 260 300

Planta inferior

•

Climatizadores Zona

Caudal fría (l/h)

Caudal caliente (l/h)

Sala de oficinas 1 Sala de oficinas 2 Restaurante Taller

2536 2220 4029 7421

532 413 691 1213

37

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4.2.

DIMENSIONES DE LAS TUBERÍAS

El trazado de tuberías se compone de cuatro circuitos cerrados, dos de agua fría (uno para alimentar los fan-coils y otro para alimentar climatizadores) y otros dos de agua caliente (fan-coils y climatizadores). Bastará con dimensionar sólo dos ya que el circuito de impulsión y retorno para cada caso son iguales. Los circuitos de agua fría y caliente parten tanto de la enfriadora como de la caldera respectivamente. Ambos circuitos discurren paralelos en toda la instalación. Se utilizarán tuberías de acero DIN-2440. Para dimensionar las tuberías de agua fría, se empleará la “Tabla para el cálculo de tuberías de agua fría a 10ºC” mientras que se seleccionarán las tuberías de agua caliente gracias a la “Tablas de tuberías de agua caliente a 90ºC”, ambas incluidas en los anexos. La elección del diámetro de cada tramo de tubería se hará teniendo en cuenta que el fluido en las tuberías no debe sobrepasar una velocidad de 2 [m/s] y una pérdida de carga de 30 [mm.c.a.] por unidad de longitud.

4.2.1. Circuito de agua fría •

Cubierta

Tramo 0-1 1-2 2-3 3-4 1-5* 2-A 3-B 4-C 4-D

Caudal (l/h) 29115 16206 13670 9641 12909 2536 4029 2220 7421

Φnominal (mm) 100 65 65 65 65 32 40 32 50

38

Velocidad (m/s) 0,97 1,23 1,02 0,73 0,97 0,7 0,83 0,61 0,95

Pérdida de carga (mm.c.a/ml) 11 29 21 11 19 23 26 18 25

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•

Planta superior

Tramo 5*-9* 5*-6 6-7 7-8 6-E 7-F 8-G 8-H

•

Caudal (l/h) 10469 2440 1788 1475 652 313 652 823

Φnominal (mm) 65 32 32 32 20 15 20 25

Velocidad (m/s) 0,81 0,68 0,49 0,43 0,5 0,44 0,5 0,41

Pérdida de carga (mm.c.a/ml) 13 22 12 9 24 28 24 12

Planta inferior

Tramo 9*-10 9*-11 11-12 11-13 13-14 14-15 14-16 16-17 13-18 18-19 10-A 10-B 12-C 12-D 15-E 15-F 16-G 17-H 17-I 18-K 19-M 19-N

Caudal (l/h) 1304 9165 1646 7519 5428 2252 3176 2524 2091 965 652 652 823 823 1126 1126 652 1262 1262 1126 313 652

Φnominal (mm) 25 65 32 50 50 32 40 32 32 25 20 20 25 25 25 25 20 25 25 25 15 20

39

Velocidad (m/s) 0,63 0,68 0,47 0,97 0,7 0,64 0,66 0,7 0,58 0,47 0,5 0,5 0,41 0,41 0,55 0,55 0,5 0,61 0,61 0,55 0,44 0,5

Pérdida de carga (mm.c.a/ml) 27 10 11 26 14 19 17 23 16 16 24 2 12 12 21 21 24 26 26 21 28 24

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4.2.2. Circuito de agua caliente •

Cubierta

Tramo 0-1 1-2 2-3 3-4 1-5* 2-A 3-B 4-C 4-D

•

Caudal (l/h) 8509 2849 2317 1626 5660 532 691 413 1213

Φnominal (mm) 50 32 32 32 50 20 20 20 25

Velocidad (m/s) 1,08 0,8 0,65 0,45 0,73 0,41 0,53 0,32 0,58

Φnominal (mm) 40 25 25 20 15 15 15 15

Velocidad (m/s) 0,92 0,57 0,42 0,47 0,42 0,37 0,42 0,45

Pérdida de carga (mm.c.a/ml) 29 27 18 9 14 14 23 9 21

Planta superior

Tramo 5*-9* 5*-6 6-7 7-8 6-E 7-F 8-G 8-H

Caudal (l/h) 4480 1180 880 620 300 260 300 320

40

Pérdida de carga (mm.c.a/ml) 29 20 11 19 22 17 22 25

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•

Planta inferior

Tramo 9*-10 9*-11 11-12 11-13 13-14 14-15 14-16 16-17 13-18* 18*-18 18-19* 19*-19 10-A 10-B 12-C 12-D 15-E 15-F 16-G 17-H 17-I 18*-J 18-K 19*-L 19-M 19-N

Caudal (l/h) 600 3880 640 3240 1780 720 1060 760 1460 1180 820 560 300 300 320 320 360 360 300 380 380 280 360 260 260 300

Φnominal (mm) 20 40 20 40 32 20 25 20 25 25 25 20 15 15 15 15 20 20 15 20 20 15 20 15 15 15

41

Velocidad (m/s) 0,46 0,8 0,48 0,67 0,51 0,55 0,51 0,58 0,71 0,57 0,4 0,43 0,42 0,42 0,45 0,45 0,28 0,28 0,42 0,3 0,3 0,4 0,28 0,37 0,37 0,42

Pérdida de carga (mm.c.a/ml) 18 22 20 16 11 25 16 28 30 20 10 16 22 22 25 25 7 7 22 8 8 20 7 17 17 22

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Cálculos

4.3.

BOMBAS

Las bombas se emplean en la red de tuberías para asegurar la circulación del agua por los circuitos y su posterior retorno a la caldera y enfriadora. Para su selección se calculará la pérdida de carga total que deba satisfacer para el tramo más desfavorable, tanto para el agua caliente como fría y dividiendo en las dos ramas (fan-coils y climatizadores). Es preciso tener en cuenta que es la pérdida de carga más desfavorable multiplicada por dos puesto que el fluido tiene también que retornar.

4.3.1. Pérdidas de carga en tuberías El punto más desfavorable es el punto más alejado del principio de la instalación. Para el tramo de fan-coils es la “Sala de formación 3”, mientras que para el tramo de climatizadores es el camino que conduce hasta el climatizador del “Taller”. •

Circuito de agua fría para fan-coils:

Tramo

L (ml)

Pérdida de carga (mm.c.a/ml)

Pérdida en el tramo (mm.c.a)

0-1 1-5* 5*-9* 9*-11 11-13 13-14 14-16 16-17 17-H

1 6,82 4,55 2,56 4,83 2,84 1,28 13,65 4,26

11 19 13 10 26 14 17 23 26

11 129,58 59,15 25,59 125,67 39,76 21,75 313,88 110,88

TOTAL

•

837

Circuito de agua fría para climatizadores:

Tramo 0-1 1-2 2-3 3-4 4-D TOTAL

L (ml) 1 5,12 0,85 1,14 2,13

Pérdida de carga (mm.c.a/ml) 11 29 21 11 25

42

Pérdida en el tramo (mm.c.a) 11 148,48 17,85 12,54 53,25 243

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Circuito de agua caliente para fan-coils:

Tramo

L (ml)

Pérdida de carga (mm.c.a/ml)

Pérdida en el tramo (mm.c.a)

0-1 1-5* 5*-9* 9*-11 11-13 13-14 14-16 16-17 17-H

1 6,82 4,55 2,56 4,83 2,84 1,28 13,65 4,26

29 14 29 22 16 11 16 28 8

29 95,48 131,95 56,32 77,28 31,24 20,48 382,2 34,08

TOTAL

•

858

Circuito de agua caliente para climatizadores:

Tramo

L (ml)

Pérdida de carga (mm.c.a/ml)

Pérdida en el tramo (mm.c.a)

0-1 1-2 2-3 3-4 4-D

1 5,12 0,85 1,14 2,13

11 27 18 9 21

11 138,24 15,3 10,26 44,73

TOTAL

220

4.3.2. Resumen Los valores totales de pérdida de carga para fan-coils y climatizadores en función de si es agua fría o caliente se recogen a continuación. Se añadirá un 20% para tener en cuenta las pérdidas por los accesorios. •

Circuito de agua fría para fan-coils: Factor

Pérdida de carga (m.c.a)

Tuberías (x2) Fan-coils Enfriadoras Total

1,67 1,3 6 8,97

Total real

10,77

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•

•

Circuito de agua caliente para fan-coils: Factor

Pérdida de carga (m.c.a)

Tuberías (x2) Fan-coils Caldera Total

1,71 1,4 3 6,11

Total real

7,33

Circuito de agua fría para climatizadores: Factor

Pérdida de carga (m.c.a)

Tuberías (x2) Climatizador Enfriadoras Total

0,49 3 6 9,49

Total real

11,39

Circuito de agua caliente para climatizadores: Factor

Pérdida de carga (m.c.a)

Tuberías (x2) Climatizador Caldera Total

0,44 1 3 4,44

Total real

5,33

4.3.3. Selección Elegiremos bombas de la marca WILO considerando el caudal y la pérdida de carga que deben suministrar. Se requieren otras cuatro bombas de sustitución con idénticas características. Tipo

Caudal (m3/h)

Pérdida de carga (m.c.a)

Selección

Fancoil Frío Fancoil Caliente Climatizador Frío Climatizador Caliente

12,91 5,66 16,21 2,85

10,77 7,33 11,36 5,33

TOP-S 25/7 TOP-S 25/10 TOP-S 40/10 TOP-SD 50/15

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4.4.

VASOS DE EXPANSIÓN

El vaso de expansión cerrado es un recipiente hermético de acero con dos compartimentos separados por una membrana elástica. En uno de ellos existe aire a presión y al otro llega el agua del circuito. La cámara que contiene aire a presión actúa como elemento elástico que absorbe las variaciones de volumen experimentadas por el circuito de agua fría o caliente que llega al otro compartimento. En este caso la presión del circuito varía entre un máximo y un mínimo de acuerdo con el grado de expansión experimentado por el aire. Por tanto se dispondrán de dos vasos de expansión cerrados, uno para el circuito de frío y otro para el de caliente. Las variables a tener en cuenta para el cálculo de los vasos de expansión son: • • • • • • •

V: Volumen del circuito [l] TM: Temperatura máxima del agua [ºC] CE: Coeficiente asociado a la temperatura máxima del agua CP: Coeficiente asociado a la presión máxima y mínima VT: Capacidad útil del vaso [l] PMAX: Presión máxima del vaso [kg/cm2] PMIN: Presión mínima del vaso [kg/cm2]

Para hallar el contenido total de agua en el circuito se requiere saber el agua de la caldera (o grupo frigorífico), tuberías y radiadores. Sin embargo, a partir de los datos de potencia térmica en verano e invierno se puede realizar la estimación de 15 [l] por cada 1000 [kcal/h]. VFRIO=2656,4 l VCALIENTE= 1097,2 l Para la determinación de CE seguiremos la norma UNE 100-155 que dictamina que para temperaturas comprendidas entre 30 y 120°C: !'  -,0K= Q  )+0,)-=  0/+E,-  )+RS

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4.4.1. Circuito de agua fría T4(U  00/-V/>

W  -+X! 38  KVEGHLBIQ 3(  0VEGHLBIQ !'  +V++-0/ !Y 

38 KVE   0VK 38  3( KVE  0VE

TZ  T4(U  !'  !Y  )/VEK> Elegiremos pues la marca Salvador Escoda, y el modelo 20 AMR que posee una capacidad de 20 litros. Sus características técnicas se pueden consultar en el catálogo que se adjunta como anexo.

4.5.2. Circuito de agua caliente T67(  )+O/V0>

W  O+X! 38  KVEGHLBIQ 3(  0VEGHLBIQ !'  +V+-0/ !Y 

38 KVE   0VK 38  3( KVE  0VE

TZ  T67(  !'  !Y  EDV))> Elegiremos pues la marca Salvador Escoda, y el modelo 100 AMR-P que posee una capacidad de 100 litros. Sus características técnicas se pueden consultar en el catálogo que se adjunta como anexo.

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4.6.

DEPÓSITOS DE INERCIA TÉRMICA

El depósito de inercia térmica permite acumular una cantidad determinada de calor para poder suministrarlo en momentos de alta demanda térmica, incluso permite reducir la potencia que se quiera instalar si las puntas térmicas son durante un periodo de tiempo limitado. Otra función es la de evitar un apagado y encendido frecuente, esto ocurre cuando la demanda térmica es menor de la potencia mínima. Se instalan dos depósitos de inercia térmica, uno en el circuito caliente y otro en el frío. Su cálculo se ha llevado a cabo de la siguiente manera:

4.6.1. Depósito de inercia en circuito frío 3]

T"^(U^(6U  T6(U  !'  !Y T"^(U(6(  T"^(U^(6U  T_U8"(^ T"^(U(6(4(U  K0> CE y CP son los mismos coeficientes que los usados en el cálculo de vasos de expansión.

4.6.2. Depósito de inercia en circuito caliente 3 ] M  0F\>]

T"^(U^(6U  T6(U  !'  !Y T"^(U(6(  T"^(U^(6U  T_U8"(^ T"^(U(6(67(  FE>

47

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5. CONDUCTOS 5.1.

PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO

Los conductos transportan por un lado el aire del climatizador en las condiciones deseadas hasta cada una de las zonas y por otro lado retoman el aire viciado de las salas para ser tratado en los recuperadores entálpicos. Se considera que los fan-coils tienen su propio material de impulsión de aire y de retorno. El procedimiento a seguir es: •

Se seleccionan las velocidades para los tramos principales de impulsión y retorno gracias a la tabla de “Velocidades máximas recomendadas para sistemas de impulsión” suponiendo una aplicación de “Oficinas públicas” para todas las zonas a excepción del Taller que se incluye en la categoría de “Locales industriales”.

•

Conocidos los caudales de impulsión y retorno y las velocidades de los tramos principales, se obtiene el diámetro del conducto y la pérdida de carga por metro lineal en éste mediante el “Diagrama para el cálculo de conductos circulares”.

•

Dimensionados los conductos principales, se procede al cálculo de los difusores para lo cual es preciso saber la velocidad en cuello del difusor con la tabla “Velocidades recomendadas en el cuello del difusor” (altura de montaje de 3[m]), y el nivel sonoro límite con la tabla de “Valores máximos admisibles de nivel sonoro” en función del tipo del local.

•

Se selecciona el difusor a emplear con la “Tabla de selección DCI-1” teniendo en cuenta la velocidad en cuello del difusor. Se escoge el difusor anterior al que produzca el límite máximo sonoro para la zona en cuestión.

•

El número de difusores se obtiene dividiendo el caudal de impulsión entre el caudal que puede suministrar el difusor seleccionado (se redondea al entero superior si es necesario). Se distribuyen de la manera más homogénea y se dibuja la distribución de conductos derivados para así conocer el caudal de aire que transporta cada uno.

•

Se dimensionan los conductos derivados empleando el método de rozamiento constante según el cual la pérdida de carga por metro en el tramo principal se asume constante para el resto de la red.

Al usar “plenum”, no se instalan rejillas de retorno. Se trata de un único conducto de retorno abierto en el falso techo.

48

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5.2.

CAUDALES DE AIRE NECESARIO

Para dimensionar los conductos es necesario conocer el caudal de aire que circula por cada tramo sabiendo los caudales que necesitan cada uno de los elementos. •

Climatizadores

Zona Sala de oficinas 1 Sala de oficinas 2 Restaurante Taller

•

Qimpulsión (m3/h) 3188 2767 3150 7925

Qretorno (m3/h) 2885 2551 1998 7205

Qventilación (m3/h) 303 216 1152 720

Recuperadores entálpicos

Zona Planta Superior Planta Inferior Planta Inferior

Recuperador Qimpulsión (m3/h) RE-1 RE-2 RE-3

49

172,8 950,4 1972,8

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Cálculos

5.3.

DIMENSIONES DE LOS CONDUCTOS

Se utilizarán conductos de sección rectangular para lo cual se emplea el “Diagrama de transformación de conductos circulares a rectangulares” (incluido en los anexos) que nos permite obtener las cotas del conducto. El diámetro equivalente ha de ser igual o mayor que el diámetro del conducto circular necesario para garantizar la velocidad del aire deseada con el caudal requerido.

5.3.1. Climatizadores •

Sala de oficinas 1

Tramo 0-1 1-2 1-3 3-4 2-A 2-B 3-C 4-D 4-E Retorno

•

Qimpulsión (m3/h) 3188 1300 1888 1238 650 650 650 650 588 2885

Diámetro (mm) 330 235 270 230 180 180 180 180 175 360

LxH (mm) 360x250 220x200 300x200 220x200 180x150 180x150 180x150 180x150 170x150 400x270

Velocidad (m/s) 10 8,4 9 8,1 7 7 7 7 6,8 7,5

Rozamiento (mm.c.a/m) 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,18

Sala de oficinas 2

Tramo 0-1 1-2 1-3 2-A 2-B 3-C 3-D Retorno

Qimpulsión (m3/h) 2767 1400 1367 700 700 700 667 2551

Diámetro (mm) 310 240 235 185 185 185 180 350

LxH (mm) 360x220 290x170 280x170 190x150 190x150 190x150 180x150 400x270

50

Velocidad (m/s) 10 8,7 8,5 7,2 7,2 7,2 7 7,5

Rozamiento (mm.c.a/m) 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,19

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Cálculos

•

Restaurante-Cafetería

Tramo 0-1 1-2 1-3 3-4 2-A 2-B 3-C 4-D 4-E Retorno

•

Qimpulsión (m3/h) 3150 1260 1890 1260 630 630 630 630 630 1998

Diámetro (mm) 330 230 270 230 180 180 180 180 180 305

LxH (mm) 360x250 220x200 300x200 220x200 180x150 180x150 180x150 180x150 180x150 360x200

Velocidad (m/s) 10 8 9 8 7 7 7 7 7 7,5

Rozamiento (mm.c.a/m) 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,23

Qimpulsión (m3/h) 7925 3980 2985 1990 3945 2950 1955 995 995 995 995 995 995 995 960 7205

Diámetro (mm) 420 330 295 255 330 295 255 195 195 195 195 195 195 195 190 525

LxH (mm) 500x300 360x250 290x250 270x200 360x250 290x250 270x200 220x150 220x150 220x150 220x150 220x150 220x150 220x150 200x150 700x340

Velocidad (m/s) 15 13 12 11 13 12 11 9,2 9,2 9,2 9,2 9,2 9,2 9,2 9 9

Rozamiento (mm.c.a/m) 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,17

Taller

Tramo 0-1 1-2 2-3 3-4 1-5 5-6 6-7 2-A 3-B 4-C 4-D 5-E 6-F 7-G 7-H Retorno

51

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5.3.2. Recuperadores entálpicos •

Planta superior (RE-1)

Tramo 0-1 1-2 2-3 1-A 2-B 3-C 3-D

•

Diámetro (mm) 75 70 60 45 45 45 45

LxH (mm) 150x50 140x50 120x50 90x50 90x50 90x50 90x50

Velocidad (m/s) 10 9,5 8,5 7,5 7,5 7,5 7,5

Rozamiento (mm.c.a/m) 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2

Diámetro (mm) 180 175 55 110 155

LxH (mm) 180x150 170x150 110x50 120x100 190x100

Velocidad (m/s) 10 9,8 4,8 7,5 9,3

Rozamiento (mm.c.a/m) 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

Planta inferior (RE-2)

Tramo 0-1 1-2 1-A 2-B 2-C

•

Qimpulsión (m3/h) 172,8 129,6 86,4 43,2 43,2 43,2 43,2

Qimpulsión (m3/h) 950,4 907,2 43,2 259,2 648

Planta inferior (RE-3)

Tramo 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 1-A 2-B 3-C 4-D 5-E 5-F

Qimpulsión (m3/h) 1972,8 1324,8 720 374,4 86,4 648 604,8 345,6 288 43,2 43,2

Diámetro (mm) 260 225 180 140 80 170 165 135 125 65 65

LxH (mm) 270x200 240x200 180x150 170x100 100x100 160x150 150x150 140x110 120x100 130x50 130x50

52

Velocidad (m/s) 10 9,2 8 6,8 4,7 7,8 7,5 6,6 6,2 4 4

Rozamiento (mm.c.a/m) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

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5.4.

DIFUSORES

Los difusores elegidos pertenecen a la marca AIRFLOW. Es preciso tener en cuenta factores tales como la velocidad en el cuello del difusor, el ruido, la altura y la funcionalidad de la sala. Se colocarán de la forma más simétrica posible, cubriendo todos los espacios de la sala e intentando evitar que sus caudales de impulsión se superpongan creando turbulencias molestas para los ocupantes.

5.5.

Zona

Selección

Cantidad

Pérdida de carga (mm.c.a)

Sala de Oficinas 1 Sala de Oficinas 2 Restaurante Taller

DCI-8" DCI-8" DCI-12" DCI-14"

5 4 5 8

3,4 3,4 3,4 3,4

VENTILADORES

Los ventiladores son los elementos encargados de mantener la circulación de aire en la red de conductos de los climatizadores. Para su selección se calculará la presión estática disponible en cada circuito sabiendo que el caso más desfavorable es el camino más lejano.

5.5.1. Pérdidas de carga en conductos •

Sala de oficinas 1

Tramo 0-1 1-3 3-4 4-E Retorno

Longitud (m) 16,3 3,6 5,7 3,6 16,3

Pérdida de carga (mm.c.a/m) 0,38 0,38 0,38 0,38 0,18

Total

Pérdida de carga total (mm.c.a) 6,19 1,37 2,17 1,37 2,93 14,03

53

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•

Sala de oficinas 2

Tramo 0-1 1-2 3-B Retorno

Longitud (m) 15,2 2,8 2,8 15,2

Pérdida de carga (mm.c.a/m) 0,4 0,4 0,4 0,19

Total

•

11,21

Restaurante-Cafetería

Tramo 0-1 1-3 3-4 4-E Retorno

Longitud (m) 50,4 3,5 5 1 50,4

Pérdida de carga (mm.c.a/m) 0,38 0,38 0,38 0,38 0,23

Total

•

Pérdida de carga total (mm.c.a) 6,08 1,12 1,12 2,89

Pérdida de carga total (mm.c.a) 19,15 1,33 1,90 0,38 11,59 34,35

Taller

Tramo 0-1 1-5 5-6 6-7 7-H Retorno

Longitud (m) 37,9 8,5 5,7 5,7 5,7 35,8

Pérdida de carga (mm.c.a/m) 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,17

Total

Pérdida de carga total (mm.c.a) 22,74 5,10 3,42 3,42 3,42 6,09 44,19

54

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5.5.2. Resumen A las pérdidas de carga correspondientes a los tramos de impulsión y retorno se les añade un 10% para tener en cuenta las pérdidas por los accesorios. Además hay que considerar las pérdidas de carga originadas por los difusores y la rejilla (en este caso será aproximadamente puesto que utilizamos “plenum” en la instalación). •

•

•

•

Sala de oficinas 1 Factor

Pérdida de carga (mm.c.a)

Conductos Difusor

15,43 3,40

Total

18,83

Factor

Pérdida de carga (mm.c.a)

Conductos Difusor

12,33 3,40

Total

15,73

Sala de oficinas 2

Restaurante-Cafetería Factor

Pérdida de carga (mm.c.a)

Conductos Difusor

37,79 3,40

Total

41,19

Factor

Pérdida de carga (mm.c.a)

Conductos Difusor

48,60 3,40

Total

52,00

Taller

55

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5.5.3. Selección Elegiremos ventiladores de la marca SODECA considerando el caudal y la pérdida de carga que deben suministrar. Sus características técnicas se pueden consultar en el catálogo que se adjunta como anexo.

Zona Sala de oficinas 1 Sala de oficinas 2 Restaurante Taller

Nom. V1 V2 V3 V4

Caudal (m3/h) 3188 2767 3150 7925

56

Pérdida de carga (mm.c.a) 18,83 15,73 41,19 52

Selección HCT 35-4M HCT 31-2M HCT 35-2M HCT 40-2T-1.5

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6. CONEXIONES

6.1. •

•

CUADROS ELÉCTRICOS

Cuadro eléctrico en cubierta. Equipo

Potencia [kW]

Conexión

Caldera Enfriadora Bomba 1 Caliente CL Bomba 2 Fría CL Bomba 3 Caliente FC Bomba 4 Fría FC CL Sala de oficinas 1 CL Sala de oficinas 2 CL Restaurante (deshumectador) CL Taller Ventilador V1 Imp. Ventilador V1 Ret. Ventilador V2 Imp. Ventilador V2 Ret. Ventilador V3 Imp. Ventilador V3 Ret. Ventilador V4 Imp. Ventilador V4 Ret. Cuadro de control

104 182 0,37 1,47 0,55 1,1 12,75 11,07 16,35 31,7 0,1 0,06 0,18 0,11 0,37 0,21 1,1 0,57 1,5

220 V-I 380/660 V-III 220 V-I 220 V-I 400 V-III 400 V-III 220/380 V-III 220/380 V-III 220/380 V-III 220/380 V-III 380/660 V-III 220/380 V-III 380/660 V-III 220/380 V-III 380/660 V-III 220/380 V-III 380/660 V-III 220/380 V-III 220 V-I

Equipo

Potencia [kW]

Conexión

Fan-coils Recuperador RE-1

14,12 0,18

220/380 V-III 220/380 V-III

Cuadro eléctrico en planta superior

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Cálculos •

6.2.

Cuadro eléctrico en planta inferior Equipo

Potencia [kW]

Conexión

Fan-coils Recuperador RE-2 Recuperador RE-3 Deshumectador

64,97 0,47 0,95 3,95

220/380 V-III 220/380 V-III 220/380 V-III 380/660 V-III

LÍNEAS ELÉCTRICAS

Las líneas eléctricas, están dimensionadas conforme al cuadro de potencias anterior y conforme al Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión e Instrucciones Técnicas Complementarias. (R.E.B.T.) (Decreto 842/2002).

6.3.

SUBSISTEMAS DE CONTROL

Se instala un sistema de control y gestión centralizado previsto para los sistemas y equipos siguientes: • • • • •

Producción y distribución de agua caliente Producción y distribución de agua fría Climatizadores Recuperadores entálpicos Salas

Salas Temperatura ambiente Humedad relativa ambiente Recuperadores Orden M/P ventiladores Estado funcionamiento ventiladores Temperatura exterior

58

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Cálculos

Climatizador Sala de oficinas 1 Orden M/P ventilador impulsión Estado funcionamiento ventilador impulsión Orden M/P ventilador retorno Estado funcionamiento ventilador retorno Temperatura exterior Temperatura impulsión Temperatura retorno Alarma filtro sucio Válvula 3 vías batería Climatizador Sala de oficinas 2 Orden M/P ventilador impulsión Estado funcionamiento ventilador impulsión Orden M/P ventilador retorno Estado funcionamiento ventilador retorno Temperatura exterior Temperatura impulsión Temperatura retorno Alarma filtro sucio Válvula 3 vías batería Climatizador Restaurante-Cafetería Orden M/P ventilador impulsión Estado funcionamiento ventilador impulsión Orden M/P ventilador retorno Estado funcionamiento ventilador retorno Temperatura exterior Temperatura impulsión Temperatura retorno Alarma filtro sucio Válvula 3 vías batería Climatizador Taller Orden M/P ventilador impulsión Estado funcionamiento ventilador impulsión Orden M/P ventilador retorno Estado funcionamiento ventilador retorno Temperatura exterior Temperatura impulsión Temperatura retorno Alarma filtro sucio Válvula 3 vías batería

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Producción y distribución de agua caliente Orden M/P caldera Estado funcionamiento caldera Alarma avería general caldera Temperatura exterior Temperatura entrada y salida caldera Orden M/P bombas Estado funcionamiento bombas Temperatura impulsión circuito climatizadores Temperatura impulsión circuito fan-coils Válvula 3 vías intercambiador Producción y distribución de agua fría Orden M/P enfriadora Estado funcionamiento enfriadora Alarma avería general enfriadora Temperatura exterior Temperatura entrada y salida enfriadora Orden M/P bombas Estado funcionamiento bombas Temperatura impulsión circuito climatizadores Temperatura impulsión circuito fan-coils

Todo este listado de señales estará conectado al puesto central de mando donde el encargado del sistema podrá realizar las acciones oportunas.

60

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7. COSTES DE OPERACIÓN

7.1.

ENERGÍA UTILIZADA

Se utilizan dos fuentes de energía para el funcionamiento de las instalaciones de climatización: •

Energía eléctrica: Todas las unidades de climatización y ventilación funcionan con energía eléctrica. Se ha previsto la instalación de tres cuadros eléctricos de aire acondicionado, dónde estarán ubicados todos los mecanismos de protección y control de todos los elementos de la instalación. El suministro de energía eléctrica los cuadros de climatización se efectuará desde el Cuadro General de Baja Tensión, mediante tensión alterna trifásica a la tensión de 220/380 [V] y a frecuencia de 50 [Hz].

•

Gas natural: El regenerador autónomo para producción de agua caliente utiliza gas natural como combustible.

7.2.

CONSUMO DE COMBUSTIBLE

El combustible empleado por la caldera es gas natural.

!

D
`a    (   3!`  

Siendo: • • • • • •

Z: Grados-día anuales del lugar = 1.555 [ºC] Q: Potencia de la caldera = 89. [kcal/h] I: Coeficiente de Intermitencia = 0,85 Te-Ti: Diferencia de temperatura exterior e interior = 25 [ºC] PCI: Poder calorífico inferior del gas natural = 9135 [kcal/m3] R: Rendimiento de la instalación = 95% b  K0FF

61

cd efg

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7.3.

CONSUMO ELÉCTRICO DE LOS EQUIPOS

La potencia eléctrica instalada se muestra en la tabla siguiente: Equipo

Potencia eléctrica [kW]

Enfriadora Bombas Fan-coils Climatizadores Recuperadores Ventiladores

182 3,49 79,09 68,12 1,6 2,7

TOTAL

337

Para determinar el consumo eléctrico de los equipos, se ha multiplicado la potencia eléctrica instalada por el número de horas anuales teniendo en cuenta los días laborables de cada mes, la temperatura media de cada mes y la hora del día (mediante factores de corrección). Mes

Consumo [kWh]

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

7577,46 11907,44 20567,39 22732,38 31392,33 40052,29 45464,76 36804,81 35722,31 21649,89 13855,93 6927,96

TOTAL

294654,95

El consumo eléctrico anual de la instalación de climatización es de 294.654,95 [kWh].

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7.4.

GASTOS DE LA INSTALACIÓN

En primer lugar determinamos las emisiones de CO2 que se producen. Para ello es necesario obtener los factores de emisión para cada una de las fuentes de energía utilizadas en el proyecto: • •

Energía eléctrica: 0,495 [kg CO2/Kwh] Gas natural: 1,7 [kg CO2/m3]

Las emisiones de CO2 se recogen en la siguiente tabla: Energía

Consumo

Factor de emisión

Emisiones de CO2 [ton]

Eléctrica

294654,95 kWh

0,495 kg CO2/kWh

145,8

Gas Natural

3

4255 m /año

1,7 kg CO2/m

TOTAL

3

7,2 153

En cumplimiento con lo dispuesto en la Orden ITC/1660/2012 y Orden IET/843/2012 por las que se establecen las metodologías de cálculo de las tarifas de gas natural y producción de energía eléctrica para los clientes con consumos anuales superiores a 100.000 [kWh/año]: Energía Gas natural Eléctrica

Término fijo (€/mes) 14,66 29,85

Término variable (cént.€/kWh) 4,9171 14,9198

!  )K,DD  )0  K0FF  )+,KD  +,+KO)/)  0-DK,-Oi !:B=A@B@??  0O,EF  )0  0OKDFK,OF  +,)KO)OE  KKV-0+,)-i La instalación emite unas 153 toneladas al año de CO2 y el coste total de operación del sistema de climatización asciende a 46.684,52 [€/año].

63

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8. COEFICIENTE GLOBAL DE LA INSTALACIÓN

8.1.

COEFICIENTE DE RENDIMIENTO

El coeficiente de rendimiento (COP) es la relación o ratio entre la energía útil y la energía consumida.

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