PFC, Hotel Rio Grande

Proyecto de Ejecución de Edificio destinado a Hotel de 5* y 16 Habitaciones en No.69A-69E, Sevilla.

Climatización

1. Climatización Consideraciones generales El objeto de esta instalación será resolver los problemas derivados de la necesidad de climatizar un edificio público para conseguir un estado óptimo de confort térmico, calidad de aire y condiciones acústicas, durante todo el año haciendo un uso racional de la energía. El edificio está situado en Sevilla, lo cual será determinante para el cálculo y diseño de la instalación de climatización, ya que las oscilaciones de temperaturas exteriores pueden llegar a ser de 1.5ºC en invierno a 40ºC en verano, y por tanto esta instalación se planteará siempre previendo un clima extremo en verano. Se han tenido en cuenta en el diseño del edificio las condiciones climáticas extremas existentes marcadas por la norma vigente, disponiéndose cerramientos exteriores que cumplen con suficiencia el nivel de aislamiento exigido por el CTE y desarrollado específicamente en el DB-HE. La ocupación que se utilizará en el cálculo de los elementos de la instalación se ha calculado según criterios reales por la designación de número de plazas, así como por los baremos de ocupación que se proponen en la normativa contra incendios DB-SI.

Análisis de esquemas. Para la elección de nuestra red nos basamos principalmente en criterios energéticos y de regulación, tanto térmico como higrométricos, y no olvidando los aspectos económicos. Puede considerarse esto como una inversión tanto económica como ecológica. Para establecer la zonificación de los locales a climatizar se han seguido los siguientes criterios: - Uso y niveles de ocupación de los distintos locales. - Horario de ocupación. - Grado de orientación. - Niveles de control específicos en los locales para asegurar determinados niveles de confort. A partir de aquí se plantea la utilización de un sistema de climatización todo agua utilizando como fluido caloportador una corriente de agua, fría o caliente. Utilizando elementos terminales fan-coils y unidades centralizadas: enfriadora de agua, condensadas por aire o agua, y en mi caso bomba de calor por caldera. .

Se ha optado por elegir el siguiente sistema: Sistema todo agua,por ser el mas adecuado al tipo de uso de hotel, ya que podemos aportar frio o calor a cada espacio en cualquier época del año. Y asi proporcionar confort a cada huésped y a cada espacio según requerimientos individuales. Asi, se han diseñado los siguientes tipos de unidades terminales: -En las dependencias de pequeño tamaño, se ha optado por fan-coils de techo sin envolvente conectados a una pequeña red de conductos (despachos de recepción, admisión y comedor de personal). -En habitaciones se instalarán también fan-coils de techo sin envolvente, conectados a pequeñas redes de conductos, o a plenums con salida de flexibles, según se detalla en planos. Los caudales de aire exterior necesarios para conseguir en cada local las tasas de ventilación reglamentarias, se introduce en cada dependencia a través de cada una de las unidades terminales anteriormente descritas, las cuales se dotan de plenums o cajas de mezcla con compuertas de regulación. En aquellos locales en los que se instalen fan-coils, el aire exterior se suministra a través unidades de tratamiento de aire primario, y las correspondientes redes de conductos de distribución de aire. Tal es el caso por ejemplo de las habitaciones, donde las unidades de tratamiento de aire primario se ubican en el falso techo del oficio de limpio de cada planta. Los conductos de impulsión y retorno, se ejecutarán en panel rígido de fibra de vidrio con acabado en aluminio por ambas caras, del tipo CLIMAVER “PLUS” o similar, con objeto de eliminar en lo posible la acumulación de polvo en dichos conductos, evitar los arrastres de fibra, y mejorar en consecuencia la calidad del aire interior. Las conexiones finales a los elementos finales de difusión, se ejecutarán en conducto circular flexible aislado, unidos mediante cuello de acero galvanizado y fleje a los conductos de fibra principales.

Distribucion de agua fría y agua caliente. Como ya se ha explicado anteriormente, la producción de el agua fría y caliente se encuentra en la cubierta donde, desde los colectores de agua fría y caliente, salen los distintos circuitos secundarios para alimentar las unidades terminales previstas en el presente proyecto, descritas en el epígrafe precedente. Se proyectan en secundario, dos circuitos a cuatro tubos que se encargarán de alimentar, por una parte, a las unidades terminales correspondientes a los espacios de uso común, y de usos propios del personal del hotel, en las plantas baja y sótano (circuito denominado de “zonas comunes”), y por otra, a los diferentes fan-coils y unidades de aire primario previstos en la “zona de habitaciones”.

En el colector de agua caliente, se prevé un tercer circuito secundario, denominado “de recuperación”, el cual se destina a apoyar al sistema de producción y almacenamiento de A.C.S. proyectado en la instalación de fontanería desarrollada en tomo específico. Cada circuito, se dota con su correspondiente bomba de circulación, tanto para la distribución del agua caliente como para la fría. Estas serán en todos los casos del tipo doble gemela, de rotor seco, y se diseñarán para 1.450 rpm. La distribución de agua a fan-coils de la zona de habitaciones, se efectuará a 9 ºC, a través de la correspondiente válvula de tres vías dotada de control proporcional, con objeto de reducir la proporción total/sensible de los mismos y, en consecuencia, penalizar lo menos posible la potencia frigorífica total a prever en la central de producción. La red de distribución se ejecutará en tubería de acero negro estirada sin soldaduras, DIN 2440, de las características indicadas en presupuesto, en sala de máquinas y redes principales de distribución. En los montantes verticales y distribución en habitación se realizará en polipropileno aislado Toda la red irá dotada de los accesorios y valvulería necesarios para permitir una correcta operación y mantenimiento de la instalación. Se dotará a la instalación asimismo de las válvulas de equilibrado necesarias para permitir asegurar la circulación de los caudales nominales de agua sobre cada una de las unidades terminales, así como en las bombas de circulación de agua. El aislamiento de las redes se realizará en coquilla de fibra de vidrio con emulsión asfáltica M1 y protección de chapa lisa de aluminio de 0’6 mm de espesor en sala de máquinas y trazados a la intemperie, y en coquilla elastomérica M1, tipo Armaflex o similar en trazados interiores. Se incluyen los reglamentarios y necesarios vasos de expansión en los distintos circuitos cerrados existentes en la instalación, dos en este caso, uno para los circuitos de calor, y otro para el de frío. La comunicación desde cubierta con las distintas unidades interiores se realiza a través de los patinillos marcados en planos. Se dota asímismo a la instalación de la instrumentación requerida por el RITE. En los puntos altos de la instalación se ha previsto la instalación de purgadores automáticos para eliminación del posible aire ocluido en la red. Igualmente, se prevén los correspondientes desagües y vaciados a pié de cada una de las columnas de distribución. Se prevé por último en cubierta el correspondiente punto de suministro de agua desde la red de fontanería para el llenado de la instalación, así como para la reposición de las posibles fugas.

FAN-COILS de habitaciones a cuatro tubos Se ha previsto el control de los distintos fan-coils proyectados, mediante termostatos de ambiente dotados de paro-marcha, selector de tres velocidades y ajuste del punto de consigna. Dichos termostatos actuarán sobre las válvulas de tres vías tod/nada instaladas en las baterías de las unidades. Se controla así mismo la temperatura de agua de impulsión a fan-coils, mediante sonda de temperatura de inmersión y regulador proporcional de una salida, el cual actuará sobre la válvula de tres vías proporcional existente,

según se indica en el esquema de principio de la instalación, cuya consigna se fija en 9 ºC. El SGC, desconectará igualmente el fan-coil si la tarjeta de acceso a la habitación no se encuentra alojada en su tarjetero (habitación desocupada), o se ha abierto la terraza/ventana.

Centrales compactas a cuatro tubos. Las unidades terminales del tipo centrales compactas, a cuatro tubos, se dotan de control proporcional a través de sendas sondas de temperatura situadas en conductos de retorno, las cuales mediante reguladores universales de dos salidas, actúan sobre las válvula de tres vías proporcionales, frío o calor, con las que se dota a cada unidad.

Produccion de frio o calor. La producción de frío o calor para uso de climatización, se controla a través de sonda de temperatura de agua de retorno. La actuación sobre las válvulas todo/nada de sector asociadas al circuitoprimario de la unidad bomba de calor, se dotan de contacto final de carrera, de forma que el SGC vigilará que ninguna de las unidades bomba de calor proyectadas invierta su ciclo de funcionamiento antes de que dichas válvulas finalicen su actuación de conmutación. Se prevé igualmente la instalación de un interruptor de flujo en cada uno de los circuitos primarios de cada una de las tres plantas enfriadoras proyectadas, enclavados con el circuito de mando de las mismas, y su bomba asociada. Las unidades enfriadoras se comunicarán con el SGC, el cual se encargará igualmente de efectuar las paradas y puestas en marchas programadas de la instalación, supervisar averías, etc. Descripción del método utilizado para el cálculo de las cargas térmicas de los locales. El método utilizado para el cálculo de las cargas térmicas es el de “transferencias instantáneas de calor”. La herramienta utilizada para el cálculo es el programa informático desarrollado por Carrier. Consideramos como cargas las siguientes: 1.- TRANSMISIÓN:

QT = K·S·(Te-Ti), siendo: K: Coeficiente de transmisión de cada elemento

constructivo. S: Superficie del elemento constructivo considerado. Te: Temperatura seca exterior. Ti: Temperatura seca interior. 2.- VENTILACIÓN:

QV = C·(Je-Ji), siendo: C: Caudal de aire de ventilación e infiltración.

Je-Ji: Diferencia de entalpía entre aire exterior e interior. 3.- OCUPACIÓN: Cada ocupante, de acuerdo con la actividad que realiza y otros parámetros, cede calor al ambiente en forma latente y sensible. 4.- ILUMINACIÓN: La iluminación, fluorescente, en estos espacios, es fuente productora de calor sensible. Se ha tenido en cuenta para el cálculo de la calefacción, que las necesidades de calefacción en pasillos y vestíbulo son menores a las de aulas, y se considerarán sin calefactar los aseos, cuartos de instalaciones y limpieza.

Memoria descriptiva de la instalación. Como se ha comentado anteriormente se ha optado por un Sistema Todo Agua: Bomba de calor. Se dispondrá una Caldera De Biomasa para la generación de agua caliente que se inyecta a los fan-coils para la calefacción. Conducciones y elementos auxiliares de la red. Existen dos tipos de conductos en los climatizadores: uno de ida y otro de retorno. El material utilizado para su fabricación será chapa de acero galvanizado plegado y reforzado de 0.6 mm de espesor, y aislados térmicamente mediante un material compuesto de fibra mineral absorbente, que además cumplirá como condición que sea incombustible e inorgánico. Su espesor será de 50 mm. y se sujetará mediante una tela de gallinero. La unión entre los conductos se hará mediante solapes y vainas planas que entran a presión sobre las mismas, cerrando herméticamente. Todos serán de sección rectangular y discurrirán por el falso techo. Su sujeción se hace mediante varilla roscada y angular, lo que permite una correcta y fácil regulación. En cuanto a la superficie interior de los conductos, serán lisas y no tendrán posibilidad de contaminar el aire. Además deberán permanecer sin deformarse ni deteriorarse, llegando a soportar hasta una temperatura de 250 ºC. Como accesorios tenemos: - Contracciones, que se colocarán después de una boca de impulsión para conservar la velocidad. - Expansiones, que llevan la dimensión del conducto al valor suma de las medidas estrictas (no comerciales) de los conductos concurrentes en una bifurcación. - Codos, que permiten adaptar la instalación a la forma de los falsos techos. Serán circulares y su radio de giro se escogerá para ajustar la pérdida de carga que se pretenda. - Para la impulsión del aire del climatizador se utilizarán: - Difusores circulares de aluminio colocados en techo, modelos 44-SF de la serie 40 de la casa “Koolair” para los cuales el accionamiento de la regulación se efectúa a través de los conos de difusión - Rejillas de simple deflexión con aletas horizontales fijas a 45º del tipo 20SH de la serie 20 de la casa “Koolair”. Irán colocadas en pared o en estructuras para tal fin.

En los puntos de salida de aire a los locales se colocarán unas compuertas de regulación de caudal modelo 49-MM de tipo mariposa con cuello para su acoplamiento directamente al difusor. Su regulación se efectúa mediante tornillo. Los elementos que servirán para equilibrar la red serán unas compuertas al inicio de cada ramal accionadas mediante servomotores, controlados por los termostatos ambiente que existirán en cada estancia. - Para el retorno del aire al climatizador se emplearán rejillas de aletas horizontales fijas a 45º del tipo 20-45-H de la serie 20 de la casa comercial “Koolair”. Irán colocadas en los techos o en las paredes según el caso. Para la elección de las rejillas y difusores tanto para impulsión como para el retorno de aire se han tenido en cuenta el alcance y la colocación para evitar molestias a los usuarios.

Energía eléctrica. La fuente de energía a utilizar será la eléctrica, siendo la tensión de servicio de 400 V, entre fases y 230 V entre fase y neutro, a una frecuencia de 50 Hz. Para la bomba de calor se utiliza el gas natural se supone que existe red suministro en la zona para este tipo de combustible. El suministro eléctrico a las unidades se realizara desde el cuadro de protección general correspondiente a cada equipo según la memoria y planos de electricidad. La instalación eléctrica se realizara teniendo en cuenta todo lo dispuesto en el Vigente Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión e Instrucciones Complementarias, describiéndose a continuación lo de más marcado cumplimiento. Los diversos circuitos se protegen en su origen mediante interruptores magnetotérmicos y diferenciales, de tal forma que estén escalonados con la protección general de las instalaciones, logrando con esta división que las posibles perturbaciones originadas no repercutan en toda la instalación, sino en aquellos receptores que en ese momento tengan algún problema, así como su línea correspondiente.

Esquema de principio del sistema de regulación y control. Medidas dispuestas para el ahorro energético. Se trata de una instalación en la que la bomba de calor aire/agua se emplea tal que este equipo de regulación consiga el mejor rendimiento y máximo confort. Se dispondrán los dispositivos necesarios para dejar fuera de servicio a la totalidad o parte de la misma en función del régimen de ocupación. Este es un aspecto importante para obtener el máximo ahorro energético. El sistema adoptado permitirá el enfriamiento gratuito de los locales mediante aire exterior deteniendo el módulo de refrigeración cuando la temperatura exterior sea inferior a la del aire de retorno (free-cooling). En nuestro caso es obligatorio ya que el caudal a impulsar es superior a los 3 m3/sg. En el climatizador regulamos la batería de frío/calor variando su caudal. En el humidificador se lleva a cabo una regulación proporcional de la humedad del

aire. El filtro dispondrá de un dispositivo que avise que está sucio. Para equilibrar el caudal se dispondrán termostatos, en los locales, que lo regulan. El funcionamiento en verano sería: el sistema funcionará para que en situación de máxima carga la temperatura del local sea de 24ºC. Si la carga disminuye, como llega el mismo aire frío a la misma temperatura, la temperatura del local disminuye. Inmediatamente el termostato detecta esta disminución de temperatura y envía una señal al servomotor de la compuerta del ramal, cerrándola ligeramente. Esto provoca una disminución del caudal del aire que llega al local, con lo cual la temperatura vuelve a subir hasta alcanzar la temperatura deseada. Si la disminución de caudal ocurriese simultáneamente en todos los ramales se produciría una variación de presión estática que podría producir un aumento de caudal de aire en los ramales que no ha habido regulación. Para evitar esto, un presostato colocado en la impulsión regula una compuerta motorizada situada en la aspiración para tener siempre la misma diferencia de presión en el ventilador, además de variar la velocidad del mismo, tal y como se explicó anteriormente.

Condiciones interiores y exteriores de cálculo. Consideraciones climatológicas. La temperatura media ponderada de los locales climatizados en las condiciones extremas de proyecto no será superior a 20ºC en invierno, ni inferior a 25ºC en verano cuando la instalación esté en funcionamiento. En ningún caso la temperatura media de ningún local concreto será inferior a 23ºC en verano ni superior a 22ºC en invierno. El Reglamento fija como banda de humedad relativa, la comprendida entre 30 y el 65%. Se prohíbe la corrección de Hr cuando cae dentro de esta banda. Se consideran los siguientes factores climatológicos en el cálculo de la instalación: - Interiores: Temperatura seca en locales

Ts = 23ºC

Velocidad del aire

0,2 m/sg

Localización

Sevilla

Humedad relativa

Hr=50%

- Exteriores: 5º 59’ O

Longitud Latitud

97º 25 N

Altitud

20 m.

Según la norma UNE 100.001: Datos climáticos: el lugar que aparece en UNE 100-001-85 es Sevilla (Aeropuerto): Condiciones de invierno: 0.9 ºC BS (99%), 2.1 ºC BS (97,5 %), 579 GD. Condiciones de verano: 36.3/23 ºC BS/BH (1%), 34.7/22.9 ºC BS/BH (2,5 %), 33.2/22.8 ºC BS/BH (2,5 %), OMD 14.

El cálculo de cargas para la elección de Enfriadoras y Climatizadores, se ha realizado mediante hojas de cálculo. Por medio de esta herramienta de trabajo se han obtenido la carga máxima simultánea de refrigeración del edificio para la elección de las Enfriadoras y la carga máxima de refrigeración espacio por espacio para la elección del Climatizador.

Cargas de calefacción. El dimensionamiento y cálculo de los elementos de la instalación se realiza atendiendo a las cargas de refrigeración ya que la ubicación geográfica del edificio implica que la carga punta se produce en verano. El sistema adoptado, al ser bomba de calor, posee levemente una mayor potencia calorífica que frigorífica y, por tanto, al ser dimensionado para satisfacer la demanda punta de verano, en invierno es más que suficiente.

Cargas de refrigeración. Para el cálculo de cargas de refrigeración se considerarán las siguientes cargas: - Cargas internas Dentro de estas cargas se consideran: A- Cargas de ocupación. B- Cargas de transmisión por locales no calefactados. C- Cargas de iluminación D- Cargas debidas a aparatos eléctricos. - Cargas externas Dentro de estas cargas distinguiremos: A- Cargas de transmisión por cerramientos opacos B-

Cargas

de

transmisión

y

radiación

acristalados C- Cargas de ventilación. Climatizador. CARACTERÍSTICAS DEL VENTILADOR Caudal de aspiración y descarga: Presión estática necesaria: Presión total necesaria:

19.992,0 m³/h.

7,75 mmca.

13,01 mmca.

Temperatura del aire en los conductos: 20,0 °C. Velocidad de descarga:

9,26 m/s.

Temperatura de impulsión:

TF = 12.1 ºC

por

cerramientos

Método de cálculo Las fórmulas de cálculo que se utilizan son las expuestas en el manual ASHRAE HANDBOOK . FUNDAMENTALS 1997 editado por la American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. de las cuales reproducimos las más importantes: 1- Pérdidas de presión por fricción:

Pf  f ·

L  ·v 2 · Dh 2

f  0,173· ·Re

0.18

·Dh

y

utilizando

la

ecuación

de

Blasius

0.04

se obtiene la ecuación para el aire húmedo:

Pf   ·14,1·10 3 ·L·

v1,82 Dh1, 22

Esta ecuación es válida para temperaturas comprendidas entre 15° y 40°, presiones inferiores a la correspondiente a una altitud de 1000 m. Y humedades relativas comprendidas entre 0% y 90%. Siendo: Pf:

Pérdidas de presión por fricción en Pa.

f: Factor de fricción (adimensional). ::

Rugosidad absoluta del material en mm.

Dh:

Diámetro hidráulico en m.

v: Velocidad en m/s. Re:

Número de Reynolds (adimensional).

L:

Longitud total en m.

:

Factor que depende del material utilizado (adimensional).

2- Pérdidas de presión por singularidades:

Ps  Co·

 ·v 2 2

Siendo: Ps:

Pérdidas de presión por singularidades en Pa.

Co:

coeficiente de pérdida dinámica (adimensional).

v: Velocidad en m/s. :

Densidad del aire húmedo kg/m³.

Los coeficientes Co de pérdida de carga dinámica se tienen tabulados para los distintos tipos de accesorios normalmente utilizados en las redes de conductos. 3- Métodos de dimensionamiento:

El circuito de impulsión se ha calculado usando el método de Rozamiento constante. Método de Rozamiento Constante Consiste en calcular los conductos de forma que la pérdida de carga por unidad de longitud en todos los tramos del sistema sea idéntica. El área de la sección de cada conducto está relacionada únicamente con el caudal de aire que transporta, por tanto, a igual porcentaje de caudal sobre el total, igual área de conductos. La presión estática necesaria en el ventilador se calcula teniendo en cuenta la pérdida de carga en el tramo de mayor resistencia y la ganancia de presión debida a la reducción de la velocidad desde el ventilador hasta el final de éste tramo.

Vaso de expansión. La finalidad que se persigue al colocar el vaso de expansión no es más que la de absorber las variaciones del fluido caloportador contenido en un circuito cerrado (en este caso el agua) al variar su temperatura, manteniendo la presión entre límites preestablecidos e impidiendo, al mismo tiempo, pérdidas y reposiciones de la masa del fluido (Norma UNE 100-155-88). Se colocará precedido de una válvula de seguridad. Dispondrá en su interior de una membrana flexible que evite la disolución de gas en el agua. Este dispositivo soportará una presión de prueba 1,5 veces la presión de servicio y un mínimo de 300 kp. El volumen del depósito se obtendrá a partir de la expresión: Vt=VxCexCp Donde: V es el volumen de líquido contenido en la instalación Ce es el coeficiente de expansión (siempre positivo y menor que la unidad). Representa la relación entre el volumen útil del vaso de expansión y el volumen del líquido contenido en la instalación. Cp es el coeficiente de presión (siempre positivo y mayor que la unidad). Representa la relación entre el volumen total y el volumen útil del vaso de expansión.

Depósito de inercia. Para evitar un funcionamiento cíclico excesivo de las unidades 30 DQ (Carrier recomienda no poner el compresor en funcionamiento más de 6 veces en una hora) y fluctuaciones desagradables de la temperatura, la capacidad del circuito de agua no debe ser nunca inferior a 1.500 litros (según catálogo técnico de la casa comercial).

Para garantizar que disponemos de esta capacidad añadiremos un depósito de inercia o de almacenamiento. Este depósito deberá tener deflectores internos para asegurar una buena mezcla del líquido.

Se cumplirán cuantas normas y disposiciones sean vigentes en el momento de ejecución de las obras.