PROYECTO FINAL DE CARRERA:
“INSTALACION DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU”
ALUMNO: Aitor Hinestrosa Magán DIRECTOR: Lluis Massagués Vidal ENSEÑANZA: ETIE FECHA: Diciembre de 2004
INDICE GENERAL I-X
INDICE GENERAL
CAPITULO I : MEMORIA DESCRIPTIVA
1.1. HOJAS DE IDENTIFICACIÓN ...............................................................................1 1.1.1. TITULO DEL PROYECTO Y CODIGO IDENTIFICADOR..................1 1.1.2. RAZON SOCIAL DE LAS PERSONAS ENCARGADAS DEL PROYECTO..............................................................................................1 1.1.3. EMPLAZAMIENTO DEL PROYECTO..................................................3 1.2. OBJETO DEL PROYECTO......................................................................................3 1.3. ANTECEDENTES.....................................................................................................4 1.3.1. APARTOTEL- HOTEL CLUB “DORADA PALACE” ****..................4 1.3.2. COGENERACIÓN Y POLIGENERACION DE ENERGIA...................6 1.3.3. MERCADO LIBERALIZADO.................................................................8 1.3.4. MARCO LEGAL Y SITUACIÓN DE LA COGENERACIÓN Y POLIGENERACION EN ESPAÑA........................................................10 1.4. SOLUCIONES POSIBLES Y SOLUCION ADOPTADA......................................22 1.4.1. GENERACIÓN ELÉCTRICA Y TÉRMICA..........................................22 1.4.2. PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA...............................24 1.4.2.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA.............25 1.4.2.2. EQUIPO DE MEDICION Y MONITORIZACIÓN DE LA MTG......................................................................................34 1.4.3. PRODUCCIÓN DE A.C.S. EN COMPLEJO HOTELERO “DORADA PALACE”............................................................................36 1.4.4. CLIMATIZACION DEL COMPLEJO HOTELERO “DORADA PALACE”............................................................................37 1.4.5. PRODUCCIÓN DE ENERGIA ELÉCTRICA DEL COMPLEJO HOTELERO “DORADA PALACE”.................................42 1.5. RESUMEN DEL PRESUPUESTO..........................................................................44 1.6. RESUMEN SOBRE LA VIABILIDAD DE IMPLANTACIÓN DE UNA PLANTA DE POLIGENERACION EN HOTELES......................................45
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INDICE GENERAL II-X
CAPITULO II : MEMORIA DE CALCULO
2.1. DEMANDA ENERGETICA DEL COMPLEJO HOTELERO.................................1 2.1.1. DEMANDA TERMICA DEL COMPLEJO HOTELERO.........................1 2.1.1.1. CALEFACCIÓN..........................................................................3 2.1.1.2. REFRIGERACIÓN.....................................................................40 2.1.1.3. AGUA CALIENTE SANITARIA (ACS)...................................57 2.1.1.4. DEMANDA TERMICA TOTAL...............................................64 2.1.2. DEMANDA ELECTRICA DEL COMPLEJO HOTELERO...................66 2.2. CONSUMO ENERGÉTICO REAL DEL COMPLEJO HOTELERO....................84 2.2.1. CONSUMO Y PRODUCCIÓN DE ENERGIA........................................84 2.2.1.1. CONSUMO ACTUAL DE ENERGIA ELECTRICA................84 2.2.1.2. CONSUMO ACTUAL DE ENERGIA TERMICA....................98 2.2.1.3. DIMENSION Y FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA DE POLIGENERACION..........................................100 2.2.1.4. CONSUMOS DE LA PLANTA DE POLIGENERACION.....112 2.2.1.5. MODIFICACIÓN EN LA TARIFA DE GAS NATURAL......115 2.3. CALCULO DEL RENDIMIENTO ELECTRICO EQUIVALENTE (REE).........117 2.4. VENTA DE EXCEDENTES A LA COMPAÑÍA SUMINISTRADORA............119 2.5. CALCULOS ELÉCTRICOS..................................................................................120 2.5.1. FORMULAS UTILIZADAS PARA CALCULOS ELÉCTRICOS........120 2.5.2. ESTACION TRANSFORMADORA “DORADA PALACE”................120 2.5.3. ACOMETIDA.........................................................................................121 2.5.4. INTERRUPTOR GENERAL AUTOMATICO LR DE POTENCIA (EMBARRADO DE LA E.T.)......................................123 2.5.5. SECCIONADORES DE LINEA Y PUESTA A TIERRA (89-L Y 89-LT)........................................................................................123 2.5.6. EMBARRADO DE LAS CELDAS DE EQUIPOS IGA LR DE POTENCIA Y SECCIONADORES DE LINEA Y PUESTA A TIERRA...........................................................................123 2.5.7. EQUIPOS DE MEDIDA Y FACTURACIÓN DE LA RED DE COMPAÑÍA DISTRIBUIDORA......................................................124
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INDICE GENERAL III-X
2.5.8. MTG ELLIOTT TA 100..........................................................................125 2.5.9. LINEA DE MTG……………………………………………………….126 2.5.10. SECCIONADORES (89-L Y 89-LT) DE PLANTA DE POLIGENERACION......................................................................127 2.5.11. EMBARRADO DE LAS CELDAS DE EQUIPOS DE LA PLANTA DE POLIGENERACION Y SECCIONADORES DE LINEA Y PUESTA A TIERRA......................................................128 2.5.12. EQUIPOS DE MEDIDA Y FACTURACIÓN DE LAS MTG’S.........128 2.5.13. SISTEMA DE VERIFICACIÓN DE LA SINCRONIZACION ENTRE RED DE MTG’S Y RED DE COMPAÑÍA............................129 2.5.14. CUADRO GENERAL DE POTENCIA DEL COMPLEJO HOTELERO “DORADA PALACE”....................................................130 2.5.15. CALCULO DE LA INTENSIDAD DE CORTOCIRCUITO...............130 2.5.15.1. IMPEDANCIA DEL TRANSFORMADOR..........................130 2.5.15.2. IMPEDANCIA DE LA LINEA..............................................131 2.5.15.3. IMPEDANCIA TOTAL POR FASE......................................132 2.5.15.4. CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO POR FASE...............132 2.5.15.5. CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO DE LAS MTG’S......132 2.5.16. CALCULO DE LA PUESTA A TIERRA DE LA PLANTA DE POLIGENERACION......................................................................133 2.5.16.1. ELECTRODOS Y LINEAS DE PUESTA A TIERRA..........133 2.5.16.2. RESISTENCIA DEL TERRANO..........................................134 2.5.16.3. PUESTA A TIERRA DEL NEUTRO DE LAS MTG’S........135 2.6. INTERCAMBIADORES DE CALOR..................................................................136 2.7. CHIMENEA DE GASES DE ESCAPE.................................................................138 2.8. CALCULOS ECONOMICOS................................................................................139 2.8.1. TARIFAS ELECTRICAS Y DE GAS NATURAL ANTES Y DESPUÉS DE LA INSTALACIÓN DE LA PLANTA DE POLIGENERACION........................................................................139 2.8.2. PRIMAS APLICABLES POR COGENERACIÓN Y POLIGENERACION...............................................................................140
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INDICE GENERAL IV-X
2.8.3. CONSUMOS Y FACTURACIÓN ANTES DE INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION.................................................141 2.8.4. CONSUMOS Y FACTURACIÓN DESPUÉS DE INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION.................................................142 2.8.5. COSTE DE LA INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION..............................................................................146 2.8.6. RATIO DE LA INSTALACIÓN.............................................................146 2.8.7. AMORTIZACIÓN DE LA INSTALACIÓN..........................................146
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INDICE GENERAL V-X
CAPITULO III : PLIEGO DE CONDICIONES
3.1. CAMPO DE APLICACION......................................................................................1 3.2. ALCANCE DE LAS INSTALACIONES..................................................................1 3.3. CONSERVACION DE LAS OBRAS........................................................................2 3.4. RECEPCION DE UNIDADES DE OBRA................................................................3 3.5. NORMAS DE EJECUCION Y SELECCION DE CARACTERISTICAS PARA LOS EQUIPOS Y MATERIALES..............................................................................3 3.6. ESPECIFICACIONES GENERALES.......................................................................6 3.6.1. CALIDAD DE LOS MATERIALES..........................................................6 3.6.2. EMPLAZAMIENTO DEL EQUIPO...........................................................7 3.6.3. SEÑALIZACION........................................................................................7 3.6.4. IDENTIFICACION.....................................................................................7 3.6.5. PRESCRIPCIONES ACUSTICAS.............................................................8 3.6.6. DESCARGA DE CONDUCCIONES DE AGUA......................................9 3.6.7. DISPOSITIVOS DE PURGA DE AIRE Y ACEITE..................................9 3.6.8. PLACA DE CARACTERISTICAS..........................................................10 3.6.9. MOVIMIENTO DEL AIRE......................................................................10 3.7. ESPECIFICACIONES MECANICAS.....................................................................10 3.7.1. NORMAS GENERALES..........................................................................10 3.7.2. PROTECCIONES DE PARTES EN MOVIMIENTO Y ELEMENTOS SOMETIDOS A TEMPERATURAS ALTAS..........................................11 3.7.3. CONEXIONES A APARATOS................................................................11 3.7.3.1. GENERALES.............................................................................11 3.7.3.2. CONEXIONES DE VALVULAS DE SEGURIDAD O DESCARGA................................................................................12 3.7.3.3. GENERACION TERMICA........................................................12 3.7.3.4. MONTAJE Y DESMONTAJE...................................................12 3.7.3.5. ALIMENTACION Y VACIADO DEL CIRCUITO..................12 3.7.4. PASOS POR MUROS, TABIQUES, FORJADOS, ETC.........................13 3.7.5. INSTALACIONES DE VALVULA DE SECCIONAMIENTO..............13
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INDICE GENERAL VI-X
3.8. ESPECIFICACIONES ELECTRICAS....................................................................14 3.8.1. PRESCRIPCIONES DE CARACTER GENERAL..................................14 3.8.2. PROTECCION CONTRA CONTACTOS DIRECTOS E INDIRECTOS........................................................................................15 3.9. MATERIALES EMPLEADOS EN LA INSTALACION.......................................16 3.9.1. TUBERIAS................................................................................................16 3.9.1.1. NORMAS GENERALES...........................................................16 3.9.1.2. TUBERIA DE ACERO..............................................................16 3.9.1.3. TUBERIA PVC..........................................................................19 3.9.1.4. CURVAS....................................................................................19 3.9.1.5. ALINEACIONES.......................................................................19 3.9.1.6. PENDIENTES............................................................................20 3.9.1.7. ANCLAJES Y SUSPENSIONES...............................................20 3.9.1.8. UNIONES...................................................................................21 3.9.1.9. TUBERIAS OCULTAS..............................................................22 3.9.1.10. COLOCACION DE TUBERIAS DE PASO DE REFRIGERANTE EN LOCALES DE CUALQUIER CATEGORIA...........................................................................23 3.9.1.11. COLOCACION DE TUBERIAS DE PASO DE REFRIGERANTE EN LOCALES NO INDUSTRIALES......................................................................23 3.9.1.12. JUNTAS ANTIVIBRACION...................................................24 3.9.1.13. DILATADORES.......................................................................25 3.9.1.14. PURGAS...................................................................................25 3.9.1.15. FILTROS..................................................................................26 3.9.1.16. RELACION CON OTROS SERVICIOS.................................26 3.9.2. GRUPOS ELECTROBOMBAS................................................................26 3.9.3. VALVULAS..............................................................................................28 3.9.3.1. VALVULAS DE ASIENTO Y DE COMPUERTA...................29 3.9.3.2. VALVULAS DE RETENCION.................................................29 3.9.3.3. GRIFOS PARA ALIMENTACION Y DESAGÜES.................29 3.9.3.4. VALVULAS DE ESFERA.........................................................30 3.9.4. DEPOSITOS DE EXPANSION................................................................30 INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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INDICE GENERAL VII-X
3.9.5. SOPORTES ANTIVIBRACION...............................................................31 3.9.6. EMISORES DE CALOR...........................................................................31 3.9.7. CONDUCTORES ELECTRICOS.............................................................31 3.9.8. CONDUCTORES DE PROTECCION.....................................................31 3.9.9. IDENTIFICACION DE LOS CONDUCTORES......................................32 3.9.10. TUBOS PROTECTORES.......................................................................32 3.9.11. CAJAS DE EMPALME Y DERIVACION.............................................32 3.9.12. APARATOS DE MANDO Y MANIOBRA...........................................32 3.9.13. APARATOS DE PROTECCION...........................................................33 3.9.14. APARATOS INDICADORES Y DE MEDIDA.....................................33 3.9.14.1. MANOMETROS PARA FLUIDOS FRIGORIFICOS............33 3.9.14.2. INSTALACION DE MANOMETROS INDICADORES........33 3.9.14.3. PROTECCION DE INDICADORES DE NIVEL................... 34 3.10. LIBRO DE ORDENES..........................................................................................35 3.11. PRUEBAS FINALES A LA CERTIFICACION FINAL DE OBRA................... 35 3.11.1. PRUEBAS PARCIALES........................................................................ 35 3.11.2. PRUEBAS FINALES..............................................................................36 3.12. OPERACIONES DE MANTENIMIENTO Y DOCUMENTACION.................. 37 3.13. LIBRO DE MANTENIMIENTO.......................................................................... 39 3.14. ENSAYOS Y RECEPCION.................................................................................. 39 3.15. RECEPCIONES DE OBRA.................................................................................. 40 3.16. GARANTIAS........................................................................................................ 40
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INDICE GENERAL VIII-X
CAPITULO IV : PLANOS
PLANO Nº 1: PLANO DE SITUACIÓN........................................................................1 PLANO Nº 2: PLANO DE EMPLAZAMIENTO EN TERMINO MUNICIPAL DE SALOU......................................................................................................2 PLANO Nº 3: PLANTA GENERAL DEL COMPEJO HOTELERO “ DORADA PALACE “ SECCION PLANTA .............................................................3 PLANO Nº 4: PLANTA GENERAL DEL COMPLEJO HOTELERO “ DORADA PALACE “ SECCION PLANTA BAJA...................................................4 PLANO Nº 5: PLANO DE INSTALACIONES ELECTRICAS Y DE CLIMATIZACION SECCION PLANTA 1..............................................5 PLANO Nº 6: DISPOSICION GENERAL DE LAS SALAS DESTINADAS A INSTALACIONES SECCION PLANTA SUBTERRÁNEA...................6 PLANO Nº 7: ESQUEMA UNIFILAR DEL COMPLEJO HOTELERO “ DORADA PALACE” ANTERIOR A INSTALACIÓN A LA PLANTA DE POLIGENERACION................................................................................7 PLANO Nº 8: DETALLES ( ESQUEMAS UNIFILARES SUBCUADROS PLANTA HOTEL Y APARTOTEL ).......................................................................8 PLANO Nº 9: DETALLES ( ESQUEMAS UNIFILARES HABITACIONES Y APARTAMENTOS )................................................................................9 PLANO Nº 10: DETALLES ( ESQUEMAS UNIFILARES SALA PRENSA CARTONES Y SUBCUADRO PLANTA BAJA RECEPCIÓN).......10 PLANO Nº 11: DETALLES ( ESQUEMAS UNIFILARES SUBCUADRO BAR Y SUBCUADRO COMEDOR )..............................................................11 PLANO Nº 12: DETALLES ( ESQUEMAS UNIFILARES LAVANDERIA Y SUBCUADRO COCINA )...................................................................12 PLANO Nº 13: DETALLES ( ESQUEMAS UNIFILARES SUBCUADRO GRUPO DE PRESION Y SUBCUADRO APARCAMIENTOS )....................13 PLANO Nº 14: ESQUEMA UNIFILAR INTERCONEXIÓN DE LA PLANTA DE POLIGENERACION A BARRAS DEL HOTEL Y A LA RED DE LA COMPAÑÍA SUMINISTRADORA....................................................14 PLANO Nº 15: DISPOSICION EQUIPOS ANTERIOR A LA PLANTA DE POLIGENERACION PLANTA SUBTERRÁNEA............................15 INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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INDICE GENERAL IX-X
PLANO Nº 16: DISPOSICION DE EQUIPOS DE CLIMATIZACION EN AZOTEA DEL COMPLEJO HOTELERO...........................................................16 PLANO Nº 17: DISPOSICION DE EQUIPOS DE LA PLANTA DE POLIGENERACION PLANTA SUBTERRÁNEA............................17 PLANO Nº 18: DISPOSICION DE EQUIPOS DE LA PLANTA DE POLIGENERACION POR CADA MTG............................................18 PLANO Nº 19: INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA PLANTA DE POLIGENERACION...........................................................................19
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INDICE GENERAL X-X
CAPITULO V : PRESUPUESTO
5.1. PRESUPUESTO MATERIAL...................................................................................1 5.2. COSTES GENERALES...........................................................................................19 5.3. BENEFICIOS INDUSTRIALES.............................................................................20 5.4. PRESUPUESTO DE LICITACION........................................................................20
CAPITULO VI : NORMATIVAS
6.1. RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios).....................................1 6.2. REAL DECRETO R.D. 2818/1998.......................................................................128 6.3. REAL DECRETO R.D. 1955/2000.......................................................................172 6.4. MANUAL DE CONDICIONES TÉCNICAS DE LA INSTALACIÓN QUE DEBEN CUMPLIR LOS PRODUCTORES EN REGIMEN ESPECIAL PARA SU CONEXIÓN A LA RES DE DISTRIBUCIÓN DE FECSA – ENHER I, S.A......................................................................................................342
CAPITULO VII : ANEXOS
7.1. FACTURAS DE ENERGIA ELECTRICA...............................................................1 7.2. FACTURAS DE GAS NATURAL............................................................................8 7.3. REPORTAJE FOTOGRAFICO DEL COMPLEJO “DORADA PALACE”..........14
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CAPITULO I
MEMORIA DESCRIPTIVA 1-46
1.1. HOJAS DE IDENTIFICACION
1.1.1. TITULO DEL PROYECTO Y CODIGO IDENTIFICADOR
Título del proyecto: Proyecto de Instalación de una Planta de Poligeneración de energía en un hotel de Salou. Código identificador:
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1.1.2. RAZON SOCIAL DE LAS PERSONAS ENCARGADAS DEL PROYECTO
- Este proyecto se redacta por encargo del Sr. Xavier Fabregat Torres, Jefe de Mantenimiento e Instalaciones del Complejo Hotelero “Dorada Palace” ****, con DNI 23.652.897-Z, y dirección: C/ del Camí de les Pascuales esquina con Autovía Tarragona-Salou, C.P. 43895, de Salou, provincia de Tarragona, teléfono 977380890 y dirección de correo electrónico:
[email protected]
- El autor del proyecto es el Sr. Aitor Hinestrosa Magán, Ingeniero Técnico Industrial, nº colegiado 39-5914, con DNI 39.725.606-Y y domicilio profesional en la C/ Vía Augusta, nº 45 3o4ª, C.P. 43890, de Hospitalet del Infante, provincia de Tarragona,
teléfono
977823418
y
dirección
de
correo
electrónico:
[email protected]
- La empresa encargada de suministrar y transportar el material es ELLIOTT ENERGY SYSTEMS, Inc. Ebara Group, domiciliada en 2901 S.E. Monroe St., Stuart, FL, C.P. 34997, teléfono 772-219-9449 fax 772-219-9448 y su página web es: www.tapower.com
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CAPITULO I
MEMORIA DESCRIPTIVA 2-46
- La empresa encargada de ejecutar el proyecto es ELECTRO REUS S.L., empresa instaladora homologada por la F.E.R.C.A. y domiciliada en C/ Riera Maspujols nº 15 Reus, provincia de Tarragona, teléfono 977236575 fax 977236576. El Representante Legal de la empresa es el Sr. Manuel González López, con DNI 43.156.342-V, teléfono móvil 653345514 y dirección de correo electrónico:
[email protected]
FIRMAS
FECHAS
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CAPITULO I
MEMORIA DESCRIPTIVA 3-46
1.1.3. EMPLAZAMIENTO DEL PROYECTO
El proyecto de Instalación de una Planta de Poligeneración de energía se va a realizar en una edificación destinada a actividades hoteleras, concretamente el Complejo Hotelero “Dorada Palace” ****, situado en la C/ del Camí de les Pascuales esquina con Autovía Tarragona-Salou, en el Término Municipal de Salou, provincia de Tarragona. Para más detalles, ver planos de situación y emplazamiento en el capítulo Planos del proyecto.
1.2. OBJETO DEL PROYECTO
El objeto del presente proyecto es de calcular, diseñar, describir y establecer los requisitos que deben regir, para el desarrollo de la instalación de una Planta de Poligeneración de energía (también denominada Trigeneración) en un edificio destinado a actividades del sector hotelero. También se determina la viabilidad técnica y económica de éste tipo de plantas como alternativa a los sistemas convencionales de producción de energía eléctrica y térmica. Entendemos como Planta de Poligeneración, toda instalación mediante la cual se generan varios tipos de energía, en este caso la instalación producirá energía eléctrica y térmica a partir del consumo de Gas Natural. La instalación se proyecta para satisfacer las necesidades térmicas del complejo hotelero, es decir, consumos de agua caliente sanitaria (A.C.S.) y climatización (frío y calor) y para reducir el consumo de energía eléctrica en la red de distribución lo máximo posible, dado que el tipo de equipos a instalar nos permiten la generación de las energías antes descritas. La energía eléctrica producida será consumida por el complejo hotelero y, en caso de tener excedentes, será vendida a la compañía distribuidora de electricidad en ésta zona, cumpliendo siempre las condiciones establecidas por dicha empresa para productores de energía eléctrica en Régimen Especial. La empresa suministradora en éste caso es FECSA-ENDESA. Los equipos que formaran la Planta de Poligeneración, es decir, que nos permitirán producir energía eléctrica y térmica, son unas máquinas de nueva creación INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO I
MEMORIA DESCRIPTIVA 4-46
denominadas Microturbinas de Gas (MTG). Actualmente, éste tipo de máquinas están todavía en fase de desarrollo ya que se pretende llegar a proporcionar unos rendimientos superiores a los actuales, pero existen varias marcas que comercializan modelos de MTG’s con rangos de potencia eléctrica de hasta 500 kW y con rendimientos globales del orden del 80%. Las MTG’s, esencialmente, transforman la energía térmica del Gas Natural en energía mecánica que hace girar un eje acoplado a un generador eléctrico que crea electricidad, y, además, aprovechando la energía térmica de los gases de escape de la MTG se puede producir A.C.S. o climatizar el lugar que se desee, o como en éste caso ambas posibilidades a la vez. Para proyectar la instalación se ha realizado un estudio de cargas térmicas del complejo hotelero incluido en el capítulo Memoria de cálculo del proyecto, siguiendo el Reglamento de Instalaciones Térmicas, el cual se adjunta en el capítulo Anexos del proyecto.
1.3. ANTECEDENTES
1.3.1. Aparthotel – Hotel Club “DORADA PALACE” ****
El Aparthotel – Hotel Club “Dorada Palace” es un complejo hotelero de categoría 4 estrellas, construido en el año 1999. El complejo está situado en un terreno que cuenta con una superficie aproximada de 8640 m2 y está formado por dos edificios contiguos, unidos por una construcción central donde se encuentran la recepción y el hall del complejo. Uno de los edificios alberga las instalaciones del hotel y el otro las del aparthotel. El edificio del hotel es una construcción de 7 alturas, teniendo cada altura, excepto la planta subterránea, una superficie útil de 1567.5 m2. En la planta subterránea encontramos el aparcamiento del complejo y diversas instalaciones de servicio del hotel como cocina, lavandería, sala de equipos eléctricos y de calentamiento de agua, equipos de bombeo de agua para consumo y instalaciones de la piscina. La superficie de la planta subterránea es de 3397 m2. En la planta baja del hotel están situados los accesos a las escaleras y ascensores para acceder a otras plantas y, además, los servicios generales INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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del hotel como el bar y el comedor del restaurante. Las plantas comprendidas entre la 1ª y la 5ª están dedicadas a las habitaciones del hotel. Cada planta cuenta con 49 habitaciones de unos 25 m2, sumando un total de 245 habitaciones. El edificio del aparthotel es una construcción de 6 alturas, contando cada altura con una superficie útil de 1024 m2. En la planta baja del aparthotel es donde se encuentran el acceso a las escaleras y a los ascensores para acceder a otras plantas y, también hay diversas salas utilizadas para almacenamiento. Las plantas comprendidas entre la 1ª y la 5ª están dedicadas a los apartamentos del aparthotel. Cada planta cuenta con 20 apartamentos de aproximadamente 37 m2, sumando un total de 100 apartamentos. El complejo hotelero dispone, además, de instalaciones de ocio como son la piscina exterior, el gimnasio y la piscina del tejado. Por lo que se refiere a las instalaciones eléctricas del complejo debemos decir que el complejo hotelero está alimentado por una línea de distribución de tensión nominal 25 kV que llega hasta una subestación situada en una sala de la planta subterránea del hotel y que cuenta con un transformador de tensión 25/ 0.4 kV con una potencia nominal de 1000 kVA. De éste transformador se alimentan otros dos clientes, pero el principal consumidor de energía eléctrica es el complejo hotelero. Contiguo a la sala de la subestación se encuentra una sala que contiene los armarios eléctricos, a partir de los cuales se controla la alimentación de todos los equipos instalados en el complejo. Se puede observar toda la instalación eléctrica del complejo en los planos de esquemas eléctricos del capítulo Planos del proyecto y en la Memoria de Cálculo existe un cálculo de la potencia total instalada en función de todos los elementos eléctricos del complejo hotelero. La instalación de climatización del complejo hotelero está realizada mediante unos equipos de climatización por compresión que alimentan a los “Fan-coils” que hay instalados en cada estancia del complejo. Los equipos de compresión suministran agua fría o caliente en función de si se desea enfriar o calentar las estancias del hotel y envían agua caliente o fría a un circuito cerrado bitubular que alimenta a todos los “Fan-coils”. Los “Fan-coils” funcionan como un radiador, es decir, hacen circular el agua fría o caliente a través de un serpentín y, mediante un ventilador de pequeña potencia eléctrica, impulsan aire frío o caliente hacia la estancia o local a climatizar. INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO I
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Los equipos de climatización por compresión instalados son 3 equipos de la marca “Climavetta” con distintas potencias. El primer equipo tiene una potencia eléctrica nominal de 107.5 kW y se encarga de climatizar todos los apartamentos del aparthotel. Dicho equipo está situado en la azotea del edificio del aparthotel. El segundo y el tercer equipo, están situados en la azotea del edificio del hotel y alimentan a las habitaciones del hotel y a los servicios generales del complejo ( bar, comedor, etc.). Las potencias eléctricas de ambos equipos son 132.6 kW y 91.6 kW respectivamente. La instalación de calentamiento de agua para consumo de Agua Caliente Sanitaria (A.C.S.) cuenta con 2 calderas que funcionan con Gas Natural y que tienen una potencia individual de 225 kW y que se encargan de calentar el agua a 70 ºC para almacenarla en 4 acumuladores de 5000 litros cada uno que mantienen la temperatura constante. De estos depósitos sale el agua a 70 ºC, y se mezcla con agua de la red general (Tªambiente) para conseguir que el A.C.S. salga por los grifos con una temperatura máxima de preparación de 58 ºC como se indica en la norma I.T.I.C.04.8.2. para instalaciones de A.C.S. por acumulación. Para alimentar las calderas con Gas Natural, el complejo dispone de una acometida a la Red de Gas Natural con una tubería de diámetro 4”y su respectivo equipo de control y medida.
1.3.2. Cogeneración y Poligeneración de energía
La creciente implantación de Plantas de Cogeneración de energía en el Sistema Eléctrico actual, mayoritariamente en el sector industrial, refleja la importancia de este tipo de instalaciones en el futuro del campo de la producción eléctrica. Debido al notable aumento del consumo de electricidad en nuestro Sistema a lo largo de los últimos veinte años, del orden del 6% anual, y a la no proliferación de grandes plantas de producción eléctrica, sean del tipo que sean (térmicas, hidroeléctricas, nucleares, etc.), se ha optado por la, leve pero cada vez más clara, implantación de pequeñas y medianas centrales de producción eléctrica dentro o cerca de los recintos de grandes consumidores de la Red Eléctrica, como son las grandes empresas del sector industrial, con el fin de autoabastecerse de energía eléctrica y, en consecuencia, reducir el INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO I
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consumo que suponen éste tipo de empresas industriales, para garantizar el suministro eléctrico en otros sectores en los que es más compleja la implantación de plantas de producción de energía eléctrica, como el sector servicios o el ámbito doméstico. Las plantas de Cogeneración y Poligeneración de energía, presentan como ventaja frente a las Plantas Convencionales de generación de energía eléctrica que, aprovechan la energía térmica sobrante de la producción de energía eléctrica para aplicaciones térmicas cómo pueden ser: producción de vapor, calentamiento de agua para suministro a red de A.C.S., climatización, etc. Una vez desarrollados y probados con resultados satisfactorios los sistemas de Cogeneración y Poligeneración en el sector industrial, se desea saber la viabilidad técnica y económica de la aplicación de estas plantas en instalaciones dedicadas al sector servicios y, más concretamente, en los grandes consumidores dentro de éste sector. En nuestro caso, debido a las características de la zona de Tarragona, dónde destaca el sector turístico y hotelero como principal consumidor de energía eléctrica dentro del sector servicios, se ha decidido realizar un proyecto de instalación de una Planta de Poligeneración de energía en un complejo hotelero con el fin de conocer las posibilidades de estas instalaciones en dicho sector. La variedad de equipos y aplicaciones a partir de los cuales se puede obtener energía eléctrica a partir de energía térmica y aprovechar, total o parcialmente, la energía térmica sobrante, hace que las posibilidades de aplicación sean múltiples y que tengamos que elegir el tipo de equipos más adecuado en función de las necesidades que tenga el complejo hotelero. Debido al importante desarrollo de la tecnología en Microturbinas de Gas (MTG’s) en los últimos años, para aplicación en Plantas de Cogeneración y Poligeneración de energía, y a las ventajas, que actualmente proporcionan y que se esperan superar con creces en un futuro próximo, en cuanto a rendimientos eléctricos, térmicos y globales, vida útil de las máquinas y emisiones nocivas a la atmósfera, frente a otros equipos como Máquinas Alternativas de Combustión Interna (MACI) hace que en el proyecto se haya optado por utilizar éste tipo de máquinas, Microturbinas de Gas. Una futura implantación masiva de éste tipo de tecnologías en instalaciones del sector servicios como la realizada en el proyecto puede ayudar a la reducción y INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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diversificación de los consumos de energías primarias , reducción del nivel de emisiones de CO2, CO y NOx a la atmósfera frente a otros sistemas de producción eléctrica, colaboración en la estabilización de la Red Eléctrica ya que se producen grandes incrementos de consumo que afectan a la red en épocas navideñas y estivales, garantizando así el suministro de energía eléctrica y reduciendo las pérdidas por transporte de energía eléctrica en las líneas y, por consecuencia de todas las anteriores, colaborando en la mejora del medio ambiente y en el bienestar de la población.
1.3.3. Mercado Liberalizado
En el año 1998 cambió el marco regulador del mercado eléctrico a nivel estatal. La Ley abrió un período de transición para conseguir la plena liberalización del sector, que según las medidas del Consejo de Ministros del 23 de junio de 2000, como máximo se alargaría hasta el año 2003 (inicialmente previsto para 2007). El mercado pasó de tener una estructura vertical, donde la electricidad se producía, distribuía y comercializaba dentro de areas exclusivas, a tener una estructura horizontal, es decir, separación de producción, distribución y comercialización, sin ningún tipo de exclusividad para los consumidores cualificados. En la actualidad, se consideran consumidores cualificados a todos los consumidores cuyo nivel de tensión sea igual o superior a 1 KV. La ley estableció nuevas atribuciones para los órganos competentes de la Administración (Dirección General de Política Energética y Minas, Ministerio de Economía) y las respectivas Consejerías de cada Comunidad Autónoma. A partir de entonces, las competencias establecidas por la Ley para el Ministerio son las siguientes:
1- Planificación indicativa del sector. 2- Establecimiento de las retribuciones o peages de las empresas de transporte y distribución. 3- Garantizar la potencia de generación. 4- Definir las tarifas para consumidores no cualificados. 5- Inspección y regulación de los términos técnicos de la generación y de la distribución. INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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Las principales competencias de las Comunidades Autónomas en éste campo son la autorización de instalaciones de generación, transporte, distribución y comercialización que operen en su territorio, así como validar las autorizaciones del govierno central que afecten a su Comunidad Autónoma. El nuevo marco supuso un importante cambio tanto en la estructura del mercado, como también en el funcionamiento de todo el sector. A partir de entonces, las entidades reguladoras pasaron a ser las siguientes:
1- La Comisión Nacional de Energía, que se encarga de velar por la competencia en el sector. Es un órgano consultivo dependiente del Ministerio de Economía, el cual tiene como objetivo, inspeccionar el sector, arbitrar litigios y asesorar a los agentes activos del sector. La Comisión Nacional de Energía se financia mediante un porcentaje del orden del 0.061 % de la recaptación de las empresas distribuidoras y comercializadoras, según BOE N.42 de 18-02-02. 2- El Operador del Mercado es la Compañía Operadora del Mercado Español de Electricidad S.A., sociedad mercantil privada, en la cual ninguno de sus accionistas puede superar individualmente el 10 % del capital, y ningún grupo más del 40 %. Esta sociedad recoge ofertas de venta por parte de los generadores y de compra por parte de los comercializadores, distribuidores y consumidores cualificados. También realiza el cierre del balance eléctrico y define la programación de funcionamiento de los operadores a nivel anual, semanal, diario y horario. También, liquida las compras y ventas realizadas. 3- El Gestor Técnico del Sistema, que se encarga del funcionamiento técnico (regulación del sistema eléctrico estatal, conexión internacional, funcionamiento de las centrales de generación, etc.). Se financia mediante un porcentaje del orden del 0.30 % de la recaptación de las empresas distribuidoras y comercializadoras, según BOE N.15 de 17-01-03.
El Gobierno regula todas las actividades, así como su régimen económico. Las redes de transporte y distribución tienen carácter público y disponen de la Ley de Expropiación y Ocupación Forzosa de terrenos necesarios. El transporte es realizado por la empresa Red Eléctrica Española S.A., sociedad gestora en la que participan las INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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empresas eléctricas generadoras. El Govierno Central fija los precios de peaje por transporte, en la unidad de energía eléctrica (kWh), y que será único para todo el territorio nacional. La distribución la realizan las empresas en régimen de monopolio natural. La distribuidora tiene que ampliar, operar y mantener la red eléctrica, y todos los consumidores cualificados tienen derecho a acceder a las redes de distribución.
1.3.4. Marco legal y situación de la Cogeneración y Poligeneración en España
MARCO LEGAL
A partir del año 1980 en España se empezó a barajar la posibilidad de la Autogeneración de energía eléctrica como solución a los problemas de alimentación de energía eléctrica en lugares de difícil acceso o para grandes industrias. En ese mismo año se creó la Ley 82/80 de Conservación de la energía, a partir de la cual se redactó el Real Decreto R.D. 907/82 para el Fomento de la Autogeneración de la Energía Eléctrica. Posterior a este, en 1994 se creó el Real Decreto R.D. 2366/94 para Producción de Energía Eléctrica por Instalaciones Hidráulicas de Cogeneración y otras abastecidas por Recursos o Fuentes de Energías Renovables. En el año 1996 se creó el Protocolo Eléctrico a partir del cual se formó la Ley 54/97 del Sector Eléctrico y que desembocó en la redacción del Real Decreto R.D. 2818/98 sobre la Producción de Energía Eléctrica por Instalaciones abastecidas por Recursos o Fuentes de Energías Renovables, Residuos y Cogeneración. A partir del Real Decreto Ley R.D.L. 6/2000 sobre Medidas Urgentes de Intensificación de la Competencia, se creó un Plan a desarrollar entre 2002 y 2011 sobre Planificación Energética y otro Plan a desarrollar entre 2004 y 2012 sobre Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética. En 2002 se redactó el Real Decreto R.D. 841/2002 sobre Incentivación en la Participación en el Mercado Eléctrico de Productores en Régimen Especial. A continuación se redactan los aspectos más importantes de cara a nuestro proyecto de los documentos anteriormente nombrados:
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CAPITULO I
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REAL DECRETO R.D. 2818/1998
“Sobre Producción de Energía Eléctrica por Instalaciones abastecidas por Recursos o Fuentes de Energía Renovables, Residuos y Cogeneración”.
Capítulo I
Objeto y ámbito de aplicación.
Capítulo II
Procedimiento para la inclusión de una instalación en el régimen especial.
Capítulo III Condiciones de entrega de la energía eléctrica producida. Capítulo IV Régimen económico.
CAPITULO I : Ámbito de aplicación
a) Autoproductores que utilizan plantas de cogeneración o centrales que utilicen energías residuales. Requisitos
AUTOPRODUCTORES
Potencias
P < 25 MW
P > 25 MW
Autoconsumo Eléctrico
30 %
50 %
Rendimiento Eléctrico Equivalente
49 % ÷ 59 % dependiendo del combustible
Tabla 1. Requisitos a cumplir por los Autoproductores.
b) Energías renovables no consumibles, biomasa o biocarburantes. c) Instalaciones que utilicen como energía primaria residuos no contemplados en el grupo anterior. d) Tratamiento y reducción de residuos de los sectores agrícola, ganadero y de servicios, con una potencia instalada inferior a los 25 MW.
Rendimiento Eléctrico Equivalente (REE): INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO I
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Q = Consumo de energía primaria en P.C.I. REE =
E Q−
V = Unidades de calor útil.
V 0.9
E = Energía eléctrica generada. 0.9 = Rendimiento Generación Vapor.
CAPITULO II : Procedimiento para la inclusión de una instalación en el Régimen Especial Combustibles
REE %
Combustibles líquidos en centrales con calderas
49
Combustibles líquidos en motores térmicos
56
Combustibles sólidos
49
Tabla 2. Rendimientos Eléctricos Equivalentes.
Gas Natural y GLP en motores térmicos
55
Gas Natural y GLP en turbinas de gas y otras tecnologías
59
Documentación a entregar:
1- Solicitud para obtener el reconocimiento de la condición de instalación de producción en régimen especial. 2- Características técnicas y de funcionamiento de la instalación. 3- Evaluación cuantificada de la energía eléctrica que va a ser transferida en su caso a la red. 4- Justificación de los excedentes de energía eléctrica que se transfieren a la red. 5- Justificación del Rendimiento Eléctrico Equivalente. 6- Memoria resumen de la entidad peticionaria.
Registro Administrativo de Instalaciones de Producción en Régimen Especial:
1- Inscripción previa: · Se realiza de forma automática una vez otorgado el reconocimiento de instalación acogida al Régimen Especial. INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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2- Inscripción definitiva: · Solicitarlo a la Comunidad Autónoma antes de la puesta en marcha. · Adjuntar contrato con la compañía eléctrica distribuidora.
CAPITULO III : Condiciones de entrega de la energía eléctrica producida
Derechos de los productores en Régimen Especial:
1- Poder incorporar su energía excedentaria a la Red y percibir por ello una retribución económica. 2- Poder conectar sus generadores en paralelo a la Red de la compañía eléctrica. 3- Utilizar conjunta o alternativamente en sus instalaciones la energía eléctrica autogenerada y la suministrada por la compañía eléctrica. 4- Alimentar parte de sus instalaciones con energía procedente de sus generadores, con independencia del suministro de la Red. 5- Recibir de la compañía eléctrica distribuidora el suministro eléctrico que precise, pudiendo acceder al mercado de producción de energía eléctrica, siempre que se trate de un consumidor cualificado. 6- Acceder al sistema de ofertas en el mercado de producción de energía eléctrica o formalizar contratos bilaterales físicos.
Obligaciones de los productores en Régimen Especial:
1- Entregar y recibir la energía en condiciones técnicas adecuadas, de forma que no se causen trastornos en el normal funcionamiento del Sistema.
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2- Abstenerse de ceder a terceros los excedentes de energía eléctrica no consumida, exceptuándose el caso descrito en el último punto de los derechos. 3- Utilizar en sus instalaciones la energía procedente de sus generadores, vertiendo a la Red exclusivamente sus excedentes. 4- Satisfacer los peajes y tarifas de acceso por la utilización de las redes de transporte o distribución, bien cuando actúen como consumidores cualificados o cuando suministren energía a otro centro de la misma empresa. 5-
Comunicar a la empresa distribuidora el régimen de excedentes eléctricos previstos en cada uno de los períodos de programación del mercado de producción de energía eléctrica.
CAPITULO IV : Régimen Económico: Autogeneradores R = Retribución de la Energía Eléctrica Exportada (Eur/kWh).
Precio de la energía entregada
Pm = Precio del Mercado Mayorista de Electricidad (Eur/kWh).
R = Pm + PR ± ER
PR = Prima (Eur/kWh). ER = Complemento por Energía Reactiva.
Primas MW
Euro/kWh
Duración
Actualización
P < 10
a = 0.021276
10 años desde Puesta en marcha = CTC
Anual
-
-
10 < P < 25
a
(40 − P) 30
25 < P < 50
0
Anual
Tabla 3.Primas aplicables para los Autoproductores.
Actualización de las Primas
Actualización ponderando las 3 variables a partes iguales Variación Interanual de los tipos de interés INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO I
MEMORIA DESCRIPTIVA 15-46
Tarifa eléctrica de los Consumidores no cualificados PRIMA
Precio del gas Tabla 4. Actualización de las primas aplicables.
PLANIFICACION ENERGETICA (2002-2011)
Previsión para 2011:
- Crecimiento para la energía basada en biomasa y biogás, en su uso eléctrico: (58 MW en 1998, 3.176 MW en 2011)
- Se multiplica por 15 la producción de energía eléctrica a partir de energía eólica: (837 MW en 1998, 13.000 MW en 2011)
- Crecimiento de la energía solar (térmica y fotovoltaica) conectada a red: (1 MW en 1998, 344 MW en 2011)
- Aumentar en un 50% la producción de energía eléctrica en centrales hidráulicas de potencia nominal inferior a 50 MW: (1.190 MW en 1998, 2.380 MW en 2011)
-Cogeneración y Poligeneración: (5.400 MW en 2001, 7.100 MW en 2011)
ESTRATEGIA DE AHORRO Y EFICIENCIA ENERGETICA (2004-2012)
Potencial de Cogeneración alcanzable:
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CAPITULO I
MEMORIA DESCRIPTIVA 16-46
COGENERACIÓN POTENCIAL SECTOR TECNOLÓGICO MÁXIMO POSIBLE (MW) PRIMARIO 1000
NUEVO POTENCIAL (MW)
INVERSIÓN (miles de Euros)
150
AHORRO ENERGIA PRIMARIA (Tep/año) 32000
105600
SECUNDARIO (INDUSTRIA)
3000
1400
448000
997300
TERCIARIO
1000
150
32000
105600
TOTAL
5000
1700
512000
1208500
Tabla 5. Potencial de la Cogeneración.
SITUACION DE LA COGENERACION Y POLIGENERACION
Según los datos obtenidos en el año 2002, la situación global de la Cogeneración era la siguiente: INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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• Potencia instalada operativa: 5600 MW -
Industria: 4872 MW
-
Refino:
-
Terciario: 185 MW
543 MW
Los valores anteriores vienen representados en porcentajes en la siguiente gráfica:
REFINO 10%
TERCIARIO 3%
INDUSTRIA 87%
Gráfica 1. Situación de Cogeneración instalada en distintos sectores.
• Producción estimada de electricidad: 29500 GWh/año • Cobertura demanda eléctrica: 13.76 % • Energía exportada cogeneración a la red: 18261 GWh
• Número de plantas instaladas anualmente: 140
1000
897 120
900
120 111
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU 103 101
700 86 82
80
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600 74
tas acumulado
plantas por años
100
800
CAPITULO I
MEMORIA DESCRIPTIVA 18-46
Gráfica 2. Número de plantas de Cogeneración instaladas.
• Potencia instalada (MW) anualmente:
700
6.000 654
641
648 625
600
5. 600 5.000
546 501
Potencia Anual (MW)
4.000
441
438 385
400
3.000 300 2.000
Potencia Acumulada (MW)
500
193
200 128
119 1.000
100
0
0 1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Gráfica 3. Potencia instalada de Cogeneración.
• Distribución sectorial (industria y refino):
NUMERO DE PLANTAS TEXTIL
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU 12% AGROALIMENTARIO REFINO 2%
QUIMICA 12%
22%
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CAPITULO I
MEMORIA DESCRIPTIVA 19-46
Gráfica 4. Número de plantas de Cogeneración instaladas en distintos sectores.
POTENCIA TEXTIL 8% AGROALIMENTARIO 22%
REFINO 10%
MADERA 5% QUIMICA 20% MAT. CONSTRUCCION 11% METAL 1% MINERIA 3%
PASTA Y PAPEL 15%
OTROS 5%
Gráfica 5. Potencia de Cogeneración instalada en distintos sectores.
• Distribución sectorial (terciario):
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU HOTELS 3%
HOSPITALS
BUILDINGS 11%
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CAPITULO I
MEMORIA DESCRIPTIVA 20-46
SECTOR
Nº PLANTAS
CAPACIDAD (MW)
HOTELES
5
2.8
EDIFICIOS
14
24.8
SERVICIOS
50
81.0
HOSPITALES
53
76.1
TOTAL 122 185 Gráfica 6. Número de plantas de Cogeneración instaladas en sector terciario.
HOTELS 1,5%
BUILDINGS 13%
HOSPITALS 40%
CAPACITY
SERVICES 46%
Gráfica 7. Potencia de Cogeneración instalada en sector terciario.
• Situación actual de la Poligeneración de energía en el Sector Terciario o Servicios en España: COGENERACIÓN EN EL SECTOR TERCIARIO INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO I
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Tabla 6. Situación de la Poligeneración en el sector terciario español.
POLIGENERACIÓN EN HOSPITALES, HOTELES Y AEROPUERTOS
SECTOR
GAS NATURAL
GASOIL
FUELOIL
TOTAL (MW)
HOTELES
0.23
0.41
2.22
2.9
AEROPUERTOS
16.36
1.11
0
17.5
HOSPITALES
63.68
12.1
0
75.8
TOTAL
80.27
13.62
2.22
96
Tabla 7. Poligeneración en el sector terciario según combustibles.
Nota: Las gráficas y valores anteriormente mostrados han sido extraídos del Informe realizado por la empresa TriGeMed para el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) del Ministerio Español de Economía.
1.4. SOLUCIONES POSIBLES Y SOLUCION ADOPTADA
En este apartado del proyecto se describen los motivos por los cuales se ha decidido instalar éste tipo de Planta de Poligeneración en el complejo hotelero. INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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1.4.1. Generación Eléctrica y Térmica
Ya hace mucho tiempo que funcionan máquinas compactas y móbiles para generación de energía eléctrica. Hasta la actualidad este tipo de máquinas han tenido mucho éxito a la hora de garantizar el suministro eléctrico en grandes empresas industriales y en grandes superfícies comerciales, es decir, se han utilizado cómo Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI’s) en caso de falta de suministro eléctrico por parte de la Red de la compañía distribuidora. También han sido utilizados para el suministro de energía eléctrica de forma temporal en obras donde, a falta de una fuente cercana de suministro eléctrico, se requiere un suministro eléctrico considerable, destinado a alimentar maquinaria eléctrica. Estos equipos, hoy en día, se transportan con suma facilidad hasta el lugar donde hace falta su presencia. La mayoria de estos equipos, utilizan la estructura de un Motor Alternativo de Combustión Interna (MACI) para hacer girar el eje del alternador que genera la energía eléctrica. Éste tipo de máquinas se alimenta de combustibles fósiles como Gasolina, Gasóleo, Gas Natural o Biogas para generar energía térmica. El principal problema de estas máquinas es que tienen un rendimiento mecánico bastante bajo, del orden del 20 al 30 % , y que su nivel de emisiones nocivas a la atmosfera es bastante significativo, dependiendo del combustible utilizado. Desde hace no mucho tiempo,se planteó la idea de aprovechar la energía térmica de estas máquinas de producción de energía eléctrica, para aplicaciones de caracter térmico. Debido a los rápidos y buenos resultados obtenidos, se puso en marcha un auténtico despliegue para promocionar este tipo de instalaciones. Hoy en día, existen numerosas instalaciones en las que, a parte de autoabastecerse de energía eléctrica, utilizan parte de la energía térmica utilizada en el proceso para aplicaciones térmicas. Recientemente, han aparecido un nuevo tipo de máquinas térmicas para la producción de energía eléctrica y que aprovechan parte de la energía térmica residual de la producción de energía eléctrica para cubrir demandas de energía térmica (producción de vapor para diversos procesos, calentamiento de agua para calefacción o consumo de A.C.S.) en el lugar donde se instalan. Este nuevo tipo de máquinas reciben el nombre de Microturbinas de Gas y también pueden funcionar con distintos combustibles fósibles, INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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aunque el más utilizado siempre resulta ser el Gas Natural, debido a que sus emisiones nocivas a la atmosfera son inferiores que las que producen otros combustibles fósiles. A continuación se muestra una tabla con los valores de las emisiones nocivas a la atmosfera de los principales combustibles fósiles utilizados actualmente:
Combustible Partículas
CO
CO2
SO2
NOX
HC
Carbón
0.0070
0.0004
3.941
0.0227
0.031
0.0002
Gasolina
0.0017
0.608
2.979
0.0028
0.017
0.0029
Gasóleo
0.0184
0.0026
3.088
0.0028
0.052
0.0062
Combustóleo
0.0285
0.0005
3.268
0.0590
0.0086
0.0039
Gas Natural
0.0011
0.0008
2.347
0.0004
0.0104
0.0003
GLP
0.0012
0.0010
2.657
0.0010
0.012
0.0015
Tabla 8. Emisiones nocivas de distintos combustibles.
Como se puede observar en la tabla anterior, el Gas Natural es el combustible fósil más limpio, es decir, el que produce menos emisiones nocivas para el medioambiente. También se podría utilizar como combustible el recientemente utilizado Biogas, con el inconveniente de que deberíamos instalar un tanque nuevo para su almacenamiento y buscar un suministrador de éste combustible. Como el complejo hotelero ya dispone de una red de suministro de Gas Natural, que se utiliza para alimentar las calderas de Gas Natural, ya existentes, que calientan agua para consumo de A.C.S., se ha decidido trabajar a partir de ésta infraestructura para no encarecer el precio del proyecto. Por lo tanto, la instalación de la Planta de Poligeneración se realizará utilizando como máquinas generadoras de energía eléctrica y térmica, Microturbinas de Gas, y cómo combustible Gas Natural.
El Gas Natural es suministrado al complejo hotelero “Dorada Palace” por la empresa GAS NATURAL SDG S.A., a través de una acometida de diámetro nominal 4” y que dispone de un contador industrial con un caudal nominal de 250 m3/h. El
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suministro se realiza a una presión de 15 bar y al pasar por una estación reguladora pasa a una presión de servicio de 4”.
Las propiedades del Gas Natural suministrado son las siguientes: PCS: 10320 kcal/m3 PCI: 9300 kcal/m3 Densidad: 0.8016 kg/m3 (n) Composición volumétrica: Propano (C3H8): 0.18 % Metano (CH4): 87.90 % Etano (C2 H6): 11.25 % Butano (C4H10): 0.01 % Nitrógeno (N2): 0.66 %
1.4.2. Planta de Poligeneración de energía
En función de lo expuesto anteriormente, se ha decidido que las máquinas utilizadas para la instalación de la Planta de Poligeneración serán Microturbinas de Gas. Las Microturbinas de Gas (MTG’s), han pasado de ser prototipos experimentales a ser una alternativa factible para la generación de energía eléctrica. En lo que a generación distribuida de electricidad (GDE) se refiere, las MTG’s constituyen una solución efectiva o complemento a la instalación de nuevas plantas de producción de energía eléctrica. En un principio, la Planta de Poligeneración estaba diseñada para cubrir la demanda térmica total del complejo hotelero, pero al ver que esta solución no era económicamente viable, dado que el número de Microturbinas a instalar y el número de horas de funcionamiento no permitian un buen rendimiento de la instalación. Se decidió entonces, dado que algunos de los equipos térmicos ya instalados en el complejo tenían muy buenas prestaciones, que la Planta de Poligeneración funcionase siempre a pleno rendimiento y en el momento que no pudiese suministrar la energía térmica demandada, los equipos ya instalados restarán la diferencia que existiese.
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1.4.2.1. Principio de funcionamiento de la Planta
A continuación, se representa un esquema simplificado de las partes principales de que se compone una Planta de Cogeneración y de Poligeneración:
4
6
7 8
5
1
3
2
Gráfica 8. Elementos de la Planta de Poligeneración.
Cómo se puede observar, la Planta reflejada en este esquema sólo aprovecha la energía térmica de los gases de escape para calentar agua destinada para calefacción o consumo de A.C.S., es decir, es el esquema típico de una Planta de Cogeneración, pero sirve para explicar el principio de funcionamiento del proceso para generar energía eléctrica y térmica. En nuestro proyecto, la Planta de Poligeneración aprovecha la energía térmica de los gases de escape de la MTG para calentar agua destinada para el consumo de A.C.S. y también para producir frío o calor para climatización del complejo hotelero mediante una máquina de absorción. Además, la Planta de Poligeneración del complejo hotelero “Dorada Palace” estará formada por 3 Microturbinas modelo ELLIOTT TA 100 . A continuación, se describe el principio de funcionamiento de la Planta a partir del esquema representado en la página anterior: El aire atmosférico de entrada a la Microturbina de Gas, una vez filtrado, es utilizado para la refrigeración del generador eléctrico de corriente alterna (1) y INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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de los equipos electrónicos de control de la máquina y del proceso, y también es utilizado como aire de combustión (2), el cual se comprime hasta la presión de trabajo de la cámara de combustión, aproximadamente 4 bar, mediante un compresor centrífugo de una etapa (3), y se introduce en la cámara de combustión (4). Con el fin de aumentar la eficiencia de la Microturbina de Gas, el aire, antes de entrar en la cámara de combustión, se precalienta a contracorriente en un recuperador de calor (6) con el gas de escape de la propia Microturbina. Los gases de salida de la cámara de combustión se expanden en la turbina de una etapa (5) accionando el compresor de aire y el generador, los cuales se encuentran situados sobre el mismo eje, con la consiguiente reducción de pérdidas mecánicas. La configuración en un sólo eje permite reducir los costes de producción y un mantenimiento más simplificado. Posteriormente, los gases de escape pasan a través de un intercambiador de calor (7) para la producción de agua caliente, o a través de una máquina de absorción para climatización, no representada, y después se liberan a la atmósfera a través de una chimenea de escape (8). Una vez explicado el principio de funcionamiento del proceso, se describen los diferentes componentes de la Planta de Poligeneración: 1-
Microturbina de Gas. Constituye el equipo principal del proceso, ya que
sin ella, sería imposible producir la energía. Las MTG’s, son turbinas de gas de pequeño tamaño con unas características constructivas especiales y con un rango de potencias eléctricas que llega en algunos modelos hasta 500 kW. En el caso de nuestro proyecto, la Planta de Poligeneración estará formada por 3 Microturbinas de la marca “ELLIOTT”, las cuales rinden una potencia eléctrica individual de 100 kW.
A continuación, podemos observar la vista interior y la distribución de los elementos que conforman la Microturbina de Gas:
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Salida de gas Entrada de aire
Recuperador Cámara de combustión
Generador
Compresor Turbina Inyector de combustible
Gráfica 9. Elementos de una Microturbina de Gas.
Esta Microturbina de Gas, es del tipo regenerativo, es decir, es necesaria la instalación de equipos de recuperación de energía para aprovechar la energía no transformada. El modelo de Microturbina ELLIOTT TA100 consume 345 kW de Gas Natural y produce a través de sus gases de escape una potencia térmica de 235 kW. El eje de la Microturbina tiene un régimen de giro entre 45000 min-1 y como máximo 96000 min-1, lo que supone una frecuencia que oscila entre 800 Hz y 1600 Hz y está soportado por un sistema de rodamientos por aire que hace innecesario el uso de aceite lubricante. La velocidad de giro de la Microturbina, se regula electrónicamente por elementos de instrumentación que contiene la Microturbina y que controlan la velocidad de rotación (DPC). Las ventajas que presenta este equipo, en comparación con otras tecnologías de producción de energía eléctrica y térmica a pequeña escala, como pueden ser los Motores Alternativos de Combustión Interna (MACI), son: 1- Menor número de partes móviles. Gracias a esta característica se disminuyen las pérdidas mecánicas y térmicas dentro del equipo. 2- Tamaño compacto y menor peso. Facilidad para desplazamiento. 3- Energía térmica recuperable en una sola corriente. 4- Menor nivel de emisiones nocivas para el medioambiente. INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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5- Vida operativa más larga. Permite un periodo de amortización más largo, y en su defecto, consigue que los beneficios sean mayores.
El único punto negro de las MTG’s, es que de momento no se superan los valores de rendimientos térmicos y eléctricos actuales, los cuales son del orden del 30 % y del 50 % respectivamente. A continuación se puede observar la distribución de los elementos que conforman la MTG ELLIOTT TA 100 en su armario:
INTERCAMBIADOR DE CALOR DE ACEITE CON VENTILADOR
ENSAMBLAJE DEL ALTERNADOR
SILENCIADOR
RECUPERADOR
INTERCAMBIADOR DE CALOR CAJA ELECTRONICA Y ELECTRICA ACTUADOR ELECTRICO VENTILADOR DE REFRIGERACION COMPRESOR DE GAS
Gráfica 10. Distribución de elementos de la MTG ELLIOTT TA 100.
2- Generador de energía eléctrica. El alternador de que dispone la Microturbina de Gas ELLIOTT modelo TA 100, es un alternador trifásico de alta velocidad de imanes permanentes con rotor de 2 polos y una potencia eléctrica de 100 kW. El alternador está directamente acoplado al eje del compresor-turbina sin necesidad de utilizar ninguna caja de cambios o multiplicador, y está refrigerado con el aire que posteriormente se emplea en la cámara de combustión. A la salida del generador se obtiene energía eléctrica, con unos valores de tensión entre 0V-480 V y con una frecuencia entre 0-1600 INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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Hz en función de la velocidad de rotación del generador. Para entregar la energía eléctrica generada a la frecuencia de la red (50 Hz), estos alternadores disponen de aparatos electrónicos digitales que rectifican y convierten la frecuencia. Para rectificar la frecuencia, mediante un convertidor pasan de corriente alterna a continua, y en C.C. se realiza el control de la Microturbina y del alternador, a través de un dispositivo denominado Control Digital de Potencia (DPC), el cual se encarga de controlar la máquina y de realizar el acoplamiento del alternador a la red del complejo hotelero. A continuación, se muestra un ejemplo de este tipo de alternadores:
Gráfica 11. Alternador de la MTG ELLIOTT TA 100.
3- Compresor de aire. Éste es del tipo centrífugo de una sola etapa.
4- Recuperador. Este equipo permite calentar el aire de entrada a la cámara de combustión aprovechando el calor de la corriente de los gases de escape de la Microturbina, incrementándose de esta forma la eficiencia del equipo. El recuperador, rodea completamente a la Microturbina y permite un contacto en contracorriente entre la corriente de gas y de aire.
5- Cámara de combustión. En este equipo se produce la combustión del Gas Natural con el aire precalentado, esta cámara dispone de 3 inyectores de gas natural. La temperatura de salida está comprendida entre 800ºC y 900ºC. INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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6- Intercambiador de calor. Se trata de un intercambiador Gas-Agua. Con este equipo, la energía térmica de los gases de escape se transfiere a un circuito de agua, produciéndose agua con una temperatura de entrada y salida de 60ºC y 80ºC. El intercambiador está realizado en fundición de hierro. La temperatura de salida de los gases de escape de la MTG es de 280 ºC y salen del intercambiador a 250 ºC.
7- Máquina de absorción. Su nombre comercial es Absorption Chiller/ Heater. Cada grupo de Microturbina dispone de una de estas máquinas acoplada al conducto de gases de escape. El modelo elegido está fabricado por la misma marca que construye las Microturbinas de Gas del proyecto, ELLIOTT ENERGY SYSTEMS. Concretamente, esta máquina de absorción ha sido proyectada y concebida para ir acoplada al modelo ELLIOTT TA100. Esta máquina aprovecha la energía térmica de los gases de escape a la salida de la Microturbina de Gas, los cuales tienen una temperatura de salida de 280 ºC, para producir, mediante un proceso químico con Bromuro de Litio, agua fría a 7 ºC para refrigeración o agua caliente a 55 ºC para calefacción, según las necesidades térmicas del lugar. Para producir agua fría, la máquina de absorción utiliza una disolución de Bromuro de Litio con agua, que tras varios procesos de condensación, evaporación y absorción, consiguen obtener agua fría a 7 ºC. El agua funciona como refrigerante y el Bromuro de Litio como absorbente. En el caso de producción de agua caliente, la máquina actúa como un simple intercambiador de calor gas-aire para calentar agua a 55 ºC. A continuación, podemos observar los elementos que conforman la máquina de absorción. El ejemplo que se muestra es cuando la máquina está funcionando en “Modo Refrigeración” :
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Gráfica 12. Distribución de elementos de la Máquina de Absorción de MTG ELLIOTT TA 100.
A continuación se muestra el aspecto exterior de la máquina de absorción.
Gráfica 13. Aspecto exterior de la Máquina de Absorción de MTG ELLIOTT TA 100.
También debemos indicar que cada Planta de absorción dispone de una torre de refrigeración para enfriar el agua calentada, para la producción de agua fría. INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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En la siguiente tabla se pueden observar las características técnicas de la máquina de absorción y, después, un ejemplo de un grupo de Poligeneración:
Gráfica 14. Tabla de especificaciones de la Máquina de Absorción de MTG ELLIOTT TA 100.
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Gráfica 15. Ejemplo de Planta de Poligeneración con Máquina de Absorción y MTG ELLIOTT TA 100.
Como se puede observar en el esquema anterior, la máquina de absorción envía agua fría/caliente al circuito de climatización para ser consumida por los “Fan-coils” instalados en cada espacio a climatizar del complejo hotelero.
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1.4.2.2. Equipos de medición y monitorización de la Microturbina de Gas
La Microturbina de Gas ELLIOTT dispone de varios sistemas de medición y monitorización de datos y valores para control de la Planta de Poligeneración. Estos sistemas permiten, mediante un software, ver a través de un ordenador valores de producción y consumo de la Planta de Poligeneración. Los equipos de que dispone la Microturbina de Gas para medición y monitorización de datos son:
1- Sistema de control de procesos SIEMENS SIMATIC PCS7. El SIMATIC es un sistema de control que permite ver por pantalla todos los datos que produce la Microturbina en tiempo real, por ejemplo: temperatura de salida de la turbina, condiciones del aire de entrada al compresor, velocidad de giro, temperatura agua caliente y fría, etc.
2- Medidor de producción y calidad de la energía eléctrica CIRCUIT MONITOR 4000. El CM 4000, es un instrumento programable que mide, cálcula y registra en los principales parámetros eléctricos en redes trifásicas mediante el software SMS-121 CLIENT. Los parámetros que mide son: tensión, intensidad y potencia activa de cada una de las fases de la red, además de la frecuencia. Permite además calcular mediante procesador interno el factor de potencia, las potencias reactivas inductiva y capacitiva de las tres fases, así como las energías activa y reactiva ( inductiva y capacitiva ).
3- Software para lectura de datos eléctricos SMS-121 CLIENT. El SMS-121 CLIENT, puede ser programado para que grabe datos eléctricos producidos por la turbina cuando la persona encargada de la planta esté ausente, de forma que se pueden crear historiales, lo
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cual permite conocer cuando se han producido fallos en la planta y realizar un mejor control sobre la misma.
4- Medidor de gases de escape TESTO 350 XL. El equipo, TESTO 350XL, realiza la medición de los gases de escape que salen por la chimenea. Éste consta de una sonda acoplada a una caja analizadora de gases de escape, y muestra valores de concentraciones de los gases de combustión, la temperatura a la que salen por chimenea, el % de O2 sin consumir, el rendimiento de la combustión, etc.
Además de estos equipos, la Planta de Poligeneración dispone de diferentes visualizadores ubicados por la planta para tomar distintos valores:
- Visualizador eléctrico: proporciona datos eléctricos: potencias, voltaje, intensidad, frecuencia, etc. - Visualizador Microturbina de Gas: proporciona datos sobre temperatura de salida de la Microturbina, velocidad de giro, voltaje baterías, temperaturas y presiones de diferentes puntos de la planta. - Visualizador Gas Natural: proporciona datos sobre la temperatura, presión y caudal de entrada del Gas Natural a la Microturbina.
En la siguiente página, encontramos un ejemplo de la aplicación de los visualizadores que podemos encontrar en los diversos tramos de la instalación de la Planta de Poligeneración:
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CAPITULO I
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Aire P
Compresor de gas
TI
PI
Cámara de combustión
P
P
P T
TI
F
G.N. Turbina
Torre de refrigeración
T
Compresor P
T
T
T
P
F
T
Recuperador
L
T
P
F
Caldera
Chimenea
Gráfica 16. Distribución de visualizadores en distintos tramos de Planta de Poligeneración.
1.4.3. Producción de A.C.S. en complejo hotelero “Dorada Palace”
Antes de instalar la Planta de Poligeneración de energía, el complejo hotelero “Dorada Palace” tenía una instalación de Agua Caliente Sanitaria (A.C.S.) realizada por el método de acumulación. Este método consiste en calentar agua a cierta temperatura y almacenarla en unos acumuladores donde mantienen la temperatura constante y donde espera a ser consumida en función de la demanda. El complejo hotelero disponía de 2 calderas de Gas Natural de 225 kW de potencia individual para calentar el agua destinada a consumo de A.C.S. Estas calderas, trabajando a plena potencia, calentaban el agua a una temperatura de 70 ºC y la enviaban hasta los 4 acumuladores de 5000 litros de que disponían. A partir de estos acumuladores, el agua acumulada se mezcla con agua de la red general para obtener a la salida de los grifos, agua con una temperatura de preparación de 58 ºC.
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A partir de la puesta en marcha de la Planta de Poligeneración, se prescindirá de una de las calderas, y la otra quedará de respaldo para trabajar conjuntamente con la Planta de Poligeneración, cuando la demanda de energía térmica para A.C.S. sea superior a la energía térmica suministrada por la Planta. Para la producción de A.C.S. con la Planta de Poligeneración, la energía calorífica de los gases de escape de las M.T.G.’s será aprovechada a través de intercambiadores de calor gas-aire que calentarán el agua necesaria para consumo de A.C.S. Posteriormente, el agua será enviada a los acumuladores de A.C.S. Dado que podemos controlar cuando queremos que funcionen los intercambiadores, mediante las válvulas existentes a la salida de los conductos de escape de las MTG’s, el funcionamiento de los intercambiadores de calor para producir A.C.S. será a partir de las 24 horas hasta las 8 horas, ya que en este periodo el consumo de energía térmica para climatización es muy inferior al del resto del día, y así dispondremos de toda la energía térmica generada por las MTG’s para calentar A.C.S . Estos valores vienen indicados en el apartado de dimensión y funcionamiento de la Planta de Poligeneración en el capítulo Memoria de Cálculo del proyecto.
1.4.4. Climatización del complejo hotelero “Dorada Palace”
Antes de instalar la Planta de Poligeneración, el complejo disponía de una instalación de climatización realizada con máquinas de climatización por compresión, las cuales generan agua fría o caliente en función de la demanda térmica para climatización del complejo. Esta agua fría/caliente es enviada a un circuito cerrado de climatización bitubular que hace que llegue hasta todas las estancias del complejo hotelero y, a través de “Fan-coils” situados en cada estancia, transforman el frío o calor del agua en aire frío o caliente mediante un ventilador. Es decir, un Fan-coil funciona como un radiador. Dispone de un serpentín de cobre por donde circula el agua fría o caliente y de un ventilador, que transmite el calor del agua al aire y, consecutivamente, lo impulsa hacia las estancias a climatizar del complejo hotelero. El circuito cerrado de climatización bitubular, está construido con tubería de cobre aislada térmicamente con un aislante denominado ARMAFLEX.
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El control de funcionamiento de los Fan-coils se realiza a través de un sensor de temperatura que en función de la temperatura del local a climatizar, abre o cierra una válvula de 3 vías que conecta la entrada de la unidad Fan-coil con el circuito de climatización bitubular del complejo hotelero. Todos los sensores del complejo hotelero están conectados a un Autómata Programable (PLC) que realiza la media de todos los valores, y si el valor de la media supera la temperatura de confort de 23 ºC, pone en funcionamiento el modo refrigeración y si la temperatura media es inferior a 23 ºC, activa el modo calefacción. Cuando el sensor detecta una temperatura media superior a 23 ºC, abre la válvula de 3 vías para que el agua fría circule por el serpentín del Fan-coil y esté preparado para emitir frío. Y pasará lo mismo en el caso de que la temperatura media sea inferior a 23 ºC, y se introduzca agua caliente en el serpentín del Fan-coil. La potencia eléctrica y térmica de las 3 máquinas de climatización por compresión de que dispone el complejo hotelero son las siguientes:
Máquina nº 1
Potencia eléctrica
Potencia térmica
132.6 kW
285038.69 kcal/h
107.5 kW
231083.4 kcal/h
91.6 kW
193904.55 kcal/h
(Habitaciones Hotel) Máquina nº 2 (Apartamentos Aparthotel) Máquina nº 2 (Servicios Generales) Tabla 9. Potencias eléctricas y térmicas de los equipos de climatización existentes.
A partir de la instalación de la Planta de Poligeneración en el complejo hotelero “Dorada Palace”, 3 máquinas de absorción se encargaran de suministrar agua fría o caliente al circuito cerrado de climatización. Dado que la potencia térmica de las máquinas de absorción ( 153000 kcal/h calefacción y 120960 kcal/h refrigeración) no es suficiente para suministrar toda la demanda térmica de climatización, actuarán conjuntamente las máquinas de climatización por absorción. Cuando la demanda térmica de climatización sea superior a la energía térmica suministrada por la Planta de Poligeneración, las máquinas de compresión entraran en funcionamiento. Se ha INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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calculado que podemos prescindir de una de estas máquinas y será la que suministra energía térmica a los servicios generales del complejo hotelero (bar, comedor, recepción, etc.).
A continuación podemos observar la constitución de un Fan-coil:
Gráfica 17. Detalle del serpentín de un FAN-COIL .
La tubería de cobre del circuito bitubular de climatización está aislada térmicamente con un aislante denominado ARMAFLEX. Se trata de un aislante flexible de espuma elástica para instalaciones térmicas. Este aislante está homologado por AENOR y su utilización se recomienda en el RITE, donde se muestran sus espesores. Además de funcionar como aislante térmico, también lo hace como aislante acústico ya que reduce el ruido producido por la circulación de agua a través de las tuberías, de acuerdo con la norma DIN 4109, que indica un nivel de ruido de 30 dB.
Las características técnicas de este aislante son:
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Propiedades Campo de aplicación Conductividad térmica a 0ºC Factor µ
Valores -40 a +105ºC (planchas y cinta +85ºC) 0,035 W/(m.K) 7000
Reacción al fuego Salubridad
DIN 4103 B-2 Neutro
Medioambiente Resistencia al envejecimiento
Sin gas C.F.C. Muy buena
Tabla 10. Propiedades del aislante térmico ARMAFLEX .
A continuación, se muestra un ejemplo de montaje de ARMAFLEX sobre tubería de cobre:
Gráfica 18. Detalle de colocación de ARMAFLEX en tubería de cobre para climatización.
En la siguiente página, se muestra una tabla de características técnicas de los distintos modelos de recubrimiento ARMAFLEX, en función de las dimensiones del tubo a aislar térmicamente:
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Tubería ARMAFLEX
Diámetro (mm) 10 12 12 15 18 22 25 28 30 35 38 42 45 48 54 57 60 64 70 76 80 89 102 108 114 125 133 140 160
Máx. distancia entre soportes
Diámetro Exterior
Longitud
en m (1) 2,00 2,00 2,00 2,00 2,25 2,75 2,75 3,00 3,00 3,50 3,50 3,75 3,75 4,25 4,25 4,25 4,75 4,75 4,75 5,50 5,50 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00
mm (2) 46 48 50 52 55 59 62 68 70 79 81 85 88 91 98 101 105 109 116 122 127 136 151 156 162 173 183 189 210 216 219
mm 55 55 55 55 55 55 55 55 55 65 65 65 65 65 65 65 75 75 75 90 90 100 100 100 115 115 115 115 115 125 125
Tabla 11. Dimensiones comerciales del aislante térmico ARMAFLEX .
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1.4.5. Producción de energía eléctrica del complejo hotelero “Dorada Palace”
Anterior a la instalación de la Planta de Poligeneración, el complejo hotelero consumía energía eléctrica de la Red de la compañía suministradora. La acometida está realizada a una línea de distribución de tensión nominal 25 kV. El complejo hotelero se alimenta a través de un transformador de tensión con relación de transformación 25000 / 420 V y una potencia eléctrica nominal de 1000 kVA. A través de este transformador, se alimenta el complejo hotelero y 2 edificios de apartamentos colindantes al complejo, que también son propiedad del dueño del complejo hotelero. La estación transformadora es propiedad del complejo hotelero. Los valores de consumo eléctrico del complejo hotelero vienen representados en las facturas de Electricidad de la compañía distribuidora FECSA-ENDESA, las cuales se adjuntan en el capítulo Anexos del proyecto. El complejo hotelero dispone de un contrato de consumo eléctrico dentro del mercado liberalizado. Debemos indicar que al construir el complejo hotelero, dado el tipo de actividad que se iba a desarrollar en él, se decidió instalar un Grupo Electrógeno de Emergencia, para garantizar el suministro eléctrico en caso de que se produjese un corte. El Grupo Electrógeno de Emergencia es de la marca ELECTRA MOLINS S.A., tiene una potencia eléctrica nominal de 350 kVA y entra en funcionamiento al detectarse un fallo de suministro en el Cuadro General del complejo hotelero. Al instalar la Planta de Poligeneración, la Planta funcionará en paralelo con la red de la compañía suministradora, es decir, el complejo hotelero consumirá la energía eléctrica generada por la Planta, y en caso de que la demanda de energía eléctrica del complejo sea superior, se consumirá energía eléctrica de la red de la compañía distribuidora. La Planta de Poligeneración, a nivel eléctrico, estará formada por los 3 alternadores de los grupos de Microturbinas, los cuales generan individualmente una potencia eléctrica de 100 kW, sumando la Planta de Poligeneración, una potencia eléctrica de 300 kW. La Planta de Poligeneración se pondrá en funcionamiento a partir del mes de Abril, ya que durante los 3 primeros meses del año los consumos de electricidad y Gas Natural del complejo hotelero son mínimos, debido a que el complejo permanece cerrado. Durante estos 3 meses se realizan operaciones de mantenimiento del complejo hotelero. El suministro de energía eléctrica durante estos meses, se realizará consumiendo energía de la red de la compañía suministradora. Durante este periodo INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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también se realizarán las operaciones pertinentes de mantenimiento de la Planta de Poligeneración. Durante los periodos en que el consumo de energía eléctrica del complejo hotelero sea inferior a la energía eléctrica suministrada por la Planta de Poligeneración, los excedentes de energía eléctrica serán vertidos a la red de la compañía suministradora. Para la puesta en marcha de la Planta de Poligeneración, los dispositivos de Control Digital de Potencia (DPC) de cada una de las Microturbinas, realizarán la maniobra de arranque y acoplamiento a la red de suministro del complejo hotelero. Para arrancar el sistema, el alternador de la Microturbina primero funciona como motor, arrastrando la etapa compresor-turbina hasta que el conjunto gira a unas 45000 vueltas por minuto, que es cuando empieza el fenómeno de combustión. En esta etapa, el motor obtiene la energía eléctrica para arrancar de unas baterías de plomo-ácido si trabaja en isla o directamente de la red si trabaja en paralelo con ésta. Las baterías de plomo-ácido se cargan durante la operación normal de la Planta, y si es necesario pueden cubrir puntas de carga de forma transitoria. Las microturbinas, funcionando en isla, suministran energía eléctrica en corriente alterna a 400 V entre fases, pudiendo llegar hasta 480 V. Para el acoplamiento a la red, los dispositivos electrónicos de potencia del DPC se encargan de acoplar el alternador a la red, de forma automática a la frecuencia y tensión de la red (50 Hz). Cada DPC de las Microturbinas incorpora las protecciones necesarias para interconectarse a la red. Las protecciones son las siguientes:
-
Relé de máxima y mínima tensión.
-
Relé de variación brusca de la tensión.
-
Relé de máxima y mínima frecuencia.
-
Relé de variación brusca de la frecuencia.
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En lo que se refiere a mantenimiento de la instalación, durante los 3 meses que la Planta de Poligeneración permanece cerrada, se realizarán las tareas de mantenimiento preventivo y las que correspondan a mantenimiento correctivo. El mantenimiento de la Planta de Poligeneración se contratará siguiendo un convenio con la empresa suministradora de las Microturbinas de Gas. El mantenimiento a realizar, será del tipo integral e incluirá revisiones de toda la instalación, pruebas de arranque y operación y reparación de cualquier tipo de avería que pueda surgir.
El contrato de mantenimiento incluirá la mano de obra, los desplazamientos y dietas del personal especializado y todos los recambios que se utilicen en las revisiones y reparaciones, ya sean programadas o imprevistas.
Para finalizar, comentaremos que, al instalar la Planta de Poligeneración de energía, ya no hace falta disponer del Grupo Electrógeno de Emergencia, ya que la Planta puede funcionar en isla. Debido a esto se ha consultado, si sería posible la reventa del Grupo Electrógeno y la empresa que lo vendió al complejo hotelero, ha respondido que debido al buen estado del equipo, ya que no ha tenido una utilización continuada y se encuentra en excelentes condiciones, realizan una oferta por un valor de 100000 €, siendo el precio de compra de 150000 €. Finalmente, se optará por su venta a la empresa suministradora.
1.5. RESUMEN DEL PRESUPUESTO
El valor total presupuestado de la instalación de la Planta de Poligeneración de energía resulta de “quinientos ochenta y tres mil novecientos sesenta y cinco euros con nueve céntimos”, ( 583.965,09 € ).
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1.6. RESUMEN SOBRE LA VIABILIDAD DE IMPLANTACIÓN DE UNA PLANTA DE POLIGENERACIÓN EN HOTELES
Después de haber realizado el proyecto, se puede afirmar que el hecho de instalar una Planta de Poligeneración en un complejo hotelero depende de diversos aspectos. Para empezar, debemos indicar que es imprescindible que el hotel o complejo hotelero disponga de infraestructura de Gas Natural, ya que de lo contrario, construir una acometida a una línea de suministro de Gas Natural, encarece de forma sustancial la instalación. Otro aspecto a tener en cuenta es que el complejo hotelero, si no es de nueva construcción, disponga de una instalación de climatización utilizando como emisores de calor/frío los denominados “Fan-coils”, ya que dentro de las múltiples soluciones para climatización de un complejo hotelero, ésta es la solución más compatible con los equipos de climatización de la Planta de Poligeneración instalada, es decir, las máquinas de absorción. También debemos comentar que, la instalación de la Planta de Poligeneración con los equipos utilizados, resulta ligeramente cara. De momento, las Microturbinas de Gas se encuentran en una situación de desarrollo, con lo cual, en un futuro se espera que su precio disminuya ligeramente y sus prestaciones, tanto eléctricas como térmicas, aumenten hasta llegar a valores de rendimiento del orden del 40 % eléctrico y del 60 % térmico. Con estos valores de rendimientos obtendríamos prestaciones que podrían satisfacer totalmente las necesidades térmicas y eléctricas del lugar dónde se quieran instalar. Si en futuro se reduce el precio de las máquinas, el precio de la instalación sería muy interesante. Viendo el periodo de amortización de la instalación que resulta en nuestro proyecto, algo más de 10 años, incluyendo el descuento por la venta del Grupo Electrógeno de Emergencia, debemos comentar que no es un periodo excesivamente largo, ya que comparado con realizar la misma instalación utilizando Máquinas Alternativas de Combustión Interna (MACI’s), el valor de la instalación es prácticamente el mismo.
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También debemos comentar, que lo realmente difícil de cuantificar, son los beneficios que aportan este tipo de plantas de generación de energía a nuestra sociedad, en lo que se refiere a disminución de las emisiones nocivas a la atmósfera, reducción del consumo de energía eléctrica en la red, con la consecuente reducción de las pérdidas por transporte de energía eléctrica en la red. Se espera que en un futuro, no muy lejano, este tipo de instalaciones adquieran una notable importancia en el campo de la generación distribuida de energía eléctrica y en la producción de energía térmica a nivel doméstico.
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 1-146
2.1. DEMANDA ENERGETICA DEL COMPLEJO HOTELERO
Este apartado del proyecto realiza el cálculo y cuantifica la demanda de energía eléctrica y térmica que tiene el complejo hotelero “Dorada Palace”, para después dimensionar los equipos que van a conformar la Planta de Poligeneración que se pretende implantar en dicho complejo.
2.1.1. DEMANDA TERMICA DEL COMPLEJO HOTELERO
A continuación se calculan las cargas térmicas del hotel, es decir, la potencia de calefacción o de refrigeración que requiere la instalación para atender la demanda de bienestar térmico en el hotel, además de la demanda de Agua Caliente Sanitaria (A.C.S.) para suministro a la red de grifos del complejo. En nuestro caso hemos supuesto una temperatura de confort para el hotel, tanto en invierno como en verano, de 23º C tal como indica la siguiente tabla de referencia: Estación
Temperatura
Velocidad media del aire
Humedad relativa
( ºC )
( m/s )
(%)
Verano
23 a 25
0.18 a 0.24
40 a 60
Invierno
20 a 23
0.15 a 0.20
40 a 60
Tabla 1. Condiciones interiores de diseño.
Para determinar cuando se requiere calefacción o refrigeración en el equipo de climatización, se han tomado como referencia, los registros de temperatura y humedad relativa correspondientes a la Estación Meteorológica de Cambrils, situada a escasos 5 km. del complejo hotelero donde deseamos realizar la instalación de Poligeneración. Los datos que se muestran hacen referencia a los registros de temperatura máxima, mínima y media, y humedad relativa de cada mes referentes al año 2003. Los registros obtenidos vienen representados en la siguiente tabla:
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CAPITULO II
AÑO
2003
MEMORIA DE CALCULO 2-146
MES Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre
Tªconfort (ºC) 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23
Diciembre
23
Tªmax (ºC) Tªmin (ºC) Tªmed (ºC) 15,1 5,4 10,4 18,6 9,6 14 18,6 8,4 13,4 19,9 10,1 14,8 23,2 14 18,8 29,2 19,7 24,5 33,1 22,3 27,7 32 21,5 26,7 26,6 17,7 21,5 23,1 14,7 18,7 17,5 10 13,5 13,3
5
9
HR (%) 75 76,9 70 65,9 76,1 82,3 78 76,6 65,2 80,8 73 68
Tabla 2. Registro de temperaturas año 2003.
Para ver la evolución de la demanda de calor o frío durante el año se ha realizado una gráfica a partir de los valores de temperaturas medias de cada mes y de la temperatura de confort elegida en este caso:
GRAFICA ANUAL DE TEMPERATURAS 2003 30 25 Tme d Tcon f
ºC
20 15 10 5
Ju lio Ag o Se pt sto iem br e O ct No ubr e vi em Di bre cie m br e
Ab ril M ay o Ju ni o
En er o Fe br er o M ar zo
0
Gráfica 1. Demanda térmica en función de la tª ambiental media y la tª de confort para año 2003.
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 3-146
2.1.1.1. CALEFACCION
En este apartado determinaremos la potencia calorífica que necesita el hotel, analizando las necesidades térmicas de las habitaciones y apartamentos, en función de los elementos constructivos y materiales que los forman, además de otras aportaciones de calor como iluminación, ventilación u otras cargas. Para realizar el balance térmico en un local debemos aplicar la fórmula de Fourier para Transmisión de calor a través de sólidos, la cual tiene la siguiente expresión:
Q = S · K · ∆Tª (kcal/ h)
Siendo:
Q
Potencia calorífica necesaria en kcal/ h.
S
Superficie del elemento a climatizar expresada en m2.
K
Coeficiente de transmisión térmica en kcal/ h/ m2/ ºC
∆Tª
Salto térmico entre interior y exterior expresado en ºC.
Los elementos a climatizar son las habitaciones y apartamentos del hotel, pero el cálculo se realiza analizando la transmisión de calor a través de paredes, ventanas, suelos y techos, y analizando las distintas aportaciones de calor dentro de estos locales.
El coeficiente de transmisión térmica K depende de la naturaleza del material de que están constituidas las paredes, ventanas, etc. y del espesor de las mismas. Este también se obtiene aplicando la siguiente fórmula:
K
=
1 1 E 1 + Σ + α λ β
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 4-146
Siendo: α
Coeficiente de roce del aire contra la pared por su lado externo.
β
Coeficiente de roce del aire contra la pared por su lado interno.
E
Espesor de la superficie de contacto en metros. La pared puede estar estratificada en diversos materiales, con distintos espesores.
λ
Conductividad térmica del material en kcal/ h/ m2/ ºC.
Los valores de α, β y λ los obtenemos de las siguientes tablas:
Tipo de superficie
ENTRADA
SALIDA
Roce del aire contra la pared
Roce del aire contra la pared
Condición exterior
α=7
1 = 0.143 α
β = 20
1 = 0.050 β
Condición interior
α=7
1 = 0.143 α
β=7
1 = 0.143 β
Suelos
α=5
1 = 0.200 α
β = 20
1 = 0.050 β
Techos y cubiertas
α=7
1 = 0.143 α
β=7
1 = 0.143 β
Terrazas y tejados
α=7
1 = 0.143 α
β = 20
1 = 0.050 β
Tabla 3. Valores de entrada y salida del aire en una pared.
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 5-146
CLASE DE MATERIAL
λ kcal/ h/ m2/ ºC
Arcilla modelada Amianto en placas Arena Acero Asfalto Caucho Corcho Cartón Cristal Cintasol Cobre Hormigón de masa Hormigón armado Hierro fundido Grava Madera en general Pavatex Plástico (PVC) Lana de vidrio (Fiver-glas) Ladrillería en general Lana mineral Piedra natural Mármol en general Granito Yeso en planchas Yeso en enlucidos Plomo
0.80 0.30 0.50 50.00 0.60 0.20 0.03 0.16 0.70 0.80 355.00 0.65 1.30 50.00 0.70 0.15 0.06 0.20 0.03 0.50 0.03 3.00 3.00 2.90 0.35 0.60 30.00
Tabla 4. Valor de la conductividad térmica para materiales de construcción.
El salto térmico ( ∆Tª ) que se produce, es la diferencia entre temperatura interior y temperatura exterior del local que vamos a climatizar.
La temperatura interior es la temperatura de confort para la cual estamos diseñando la instalación, que en nuestro caso es de 23 ºC.
La temperatura exterior, dependiendo de la habitación o apartamento a climatizar puede ser bien la temperatura del ambiente, ya que puede ser una habitación con paredes exteriores, o bien la temperatura de las habitaciones anexas a ésta, que como no podemos asegurar si estan climatizadas o no porque depende de las necesidades de sus ocupantes, supondremos que no lo están. INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 6-146
Para determinar la temperatura exterior si es el caso de temperatura ambiente, la Norma Básica de Edificación (NBE CT-79) establece unas temperaturas de consigna para las distintas zonas de España, dividiéndose en 5 zonas climáticas en función de los grados-día-año, como podemos observar en el siguiente mapa:
Gráfica 2. Mapa de zonificación de la Península en función de los grados-dia-año.
Las temperaturas de consigna de las diferentes zonas climáticas vienen representadas en la siguiente tabla:
ZONA
Temperatura exterior
A
3 ºC
B
1 ºC
C
-1 ºC
D
-4 ºC
E
-6 ºC
Tabla 5. Temperaturas de consigna para las distintas zonas climáticas.
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 7-146
El complejo hotelero de este proyecto está situado en el Término Municipal de Salou, provincia de Tarragona, que como podemos observar en el mapa, pertenece a la zona climática tipo B, a la cual le corresponde una temperatura exterior de consigna de 1 ºC.
En el caso de que la temperatura exterior fuese la del local anexo al elemento que estamos analizando, debemos aplicar cómo temperatura exterior la indicada en la siguiente tabla:
TEMPERATURAS CON LOCALES NO CALEFACTADOS Temperatura exterior de proyecto LOCALES
+ 3º
0º
-4º
-8º
Locales rodeados de otros sin calefacción
12
10
8
5
Sótano debajo
13
11
10
7
Terreno debajo del sótano
12
10
8
7
Terreno contiguo a muros de sótano
7
5
2
0
Terreno debajo de la planta baja
7
5
2
0
Ático con forjado inclinado o terraza sin cámara
10
8
5
0
Tabla 6. Temperaturas para locales no calefactados.
Para empezar a realizar el cálculo de calefacción debemos decir que el complejo hotelero, propiamente dicho, está formado por dos edificios contiguos, uno de ellos el hotel que consta de un total de 245 habitaciones distribuidas en 5 plantas, y el otro un aparthotel formado por 100 apartamentos distribuidos también en 5 plantas. A continuación realizamos un ejemplo de cálculo:
HABITACIÓN Nº 1 Para realizar el cálculo de calefacción analizaremos las ganancias y pérdidas de calor dentro de la habitación. Primero, estudiaremos la transmisión de calor a través de los elementos constructivos como paredes y ventanas:
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 8-146
Pared Norte Esta pared se corresponde con la pared de la fachada, o sea, debemos aplicar los parámetros de una pared exterior. Normalmente, la construcción de los muros exteriores se suele realizar como muestra el siguiente esquema:
Gráfica 3. Coeficientes de transmisión térmica en función de la disposición de los elementos constructivos.
La pared norte está construida con los siguientes materiales y espesores:
-
Revestimiento: 20 mm.
-
Ladrillo hueco doble: 120 + 90 mm.
-
Cámara de aire: 50 mm.
-
Aislante Fiver-glas: 50 mm.
-
Yeso: 15 mm.
Para calcular el coeficiente de transmisión térmica K, debemos conocer los valores de la conductividad térmica λ de los materiales antes mencionados, utilizando la Tabla 4:
-
Revestimiento: λ = 0.65 kcal/ h/ m2/ ºC
-
Ladrillo hueco doble: λ = 0.50 kcal/ h/ m2/ ºC
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 9-146
-
Aislante Fiver-glas: λ = 0.03 kcal/ h/ m2/ ºC
-
Yeso: λ = 0.60 kcal/ h/ m2/ ºC
También debemos conocer los valores de los coeficientes α y β de roce del aire contra las paredes, los cuales vienen definidos en la Tabla 3. En este caso, al ser una pared exterior le corresponden los siguientes valores:
1 = 0.143 α
1 = 0.050 β
Con los valores encontrados, ya podemos determinar el valor del coeficiente de transmisión térmica K:
K=
1 1 E 1 +∑ + α λ β
1
=
0.143 +
0.21 0.02 0.05 0.015 + + + + 0.050 0.5 0.65 0.03 0.6
K = 0.428 kcal/ h/ m2/ ºC Ahora buscaremos el salto térmico ( ∆Tª ) y la superficie de la pared, y ya podremos determinar la carga térmica para ésta pared. Para calcular la superficie de la pared debemos tener en cuenta que ésta contiene la ventana que da acceso a la terraza de la habitación y las ventanas se calculan a parte, por lo tanto debemos restar la superficie de la ventana a la de la pared. Según el plano del hotel, ésta pared tiene una superficie de 2.50 x 2.40 m. y la ventana tiene una de 1.80 x 2.10 m., por lo tanto la superficie correspondiente es de: S = (2.50 x 2.40) – (1.80 x 2.10) = 2.22 m2
El salto térmico ( ∆Tª ) es la diferencia entre temperatura interior y exterior. La temperatura interior es la temperatura de confort para la que hemos proyectado la instalación, en nuestro caso 23 ºC, y la temperatura exterior para esta pared es la INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 10-146
temperatura de consigna determinada para la zona de Tarragona, es decir 1ºC., con lo cual obtenemos el siguiente salto térmico: ∆Tª = Tªinterior – Tªexterior = 23 ºC – 1 ºC = 22 ºC Ahora ya podemos determinar la carga térmica para ésta pared: Q = S · K · ∆Tª = 2.22 · 0.428 · 22 = 20.90 kcal/ h
Pared Sur Esta pared se corresponde con la pared donde está la puerta de la habitación, o sea, se trata de una pared interior y está construida con los siguientes materiales y espesores:
-
Ladrillo hueco doble: 90 mm.
-
Yeso: 15 + 15 mm.
Los coeficientes α y β de roce del aire contra las paredes, en este caso, al ser una pared interior le corresponden los siguientes valores:
1 = 0.143 α
1 = 0.143 β
El valor del coeficiente de transmisión térmica K, para este caso resulta:
K=
1 1 = 1 E 1 0.09 0.03 +∑ + 0.143 + + + 0.143 α λ β 0.5 0.6
K = 1.938 kcal/ h/ m2/ ºC
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 11-146
A la hora de calcular la superficie de la pared debemos tener en cuenta que ésta contiene la puerta de acceso a la habitación, la cual se calcula a parte, por lo tanto debemos restar la superficie de la puerta a la de la pared. Según plano del hotel, ésta pared tiene unas medidas de 3.14 x 2.40 m. y la puerta unas de 0.80 x 2.10 m., por lo tanto la superficie resultante es: S = (3.14 x 2.40) – (0.80 x 2.10) = 5.85 m2 El salto térmico ( ∆Tª ) lo obtenemos utilizando los valores de la Tabla 6, tomando como temperatura exterior de proyecto 0 ºC, la más parecida a nuestro caso (Tarragona 1 ºC) y siendo un local rodeado de otro sin calefacción nos corresponde una temperatura exterior de 10 ºC, obteniendo así el siguiente salto térmico: ∆Tª = Tªinterior – Tªexterior = 23 ºC – 10 ºC = 13 ºC
La carga térmica para ésta pared resulta: Q = S · K · ∆Tª = 5.85 · 1.938 · 13 = 147.38 kcal/ h
Pared Este Esta pared es una de las dos paredes laterales de la habitación, pero al ser ésta habitación esquinera está pared es exterior y está construida con los siguientes materiales y espesores:
-
Revestimiento: 20 mm.
-
Ladrillo hueco doble: 120 + 90 mm.
-
Cámara de aire: 50 mm.
-
Aislante Fiver-glas: 50 mm.
-
Yeso: 15 mm.
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 12-146
Los valores de los coeficientes α y β de roce del aire contra las paredes, en este caso, al ser una pared exterior le corresponden los siguientes valores:
1 = 0.143 α
1 = 0.050 β
El valor del coeficiente de transmisión térmica K es:
K=
1 1 E 1 +∑ + α λ β
1
=
0.143 +
0.21 0.02 0.05 0.015 + + + + 0.050 0.5 0.65 0.03 0.6
K = 0.428 kcal/ h/ m2/ ºC
Ésta pared tiene unas medidas de 5.60 x 2.40 m., por lo tanto la superficie correspondiente es de: S = (5.60 x 2.40) = 13.44 m2
El salto térmico ( ∆Tª ) con una temperatura interior de 23 ºC y una exterior de 1 ºC., será: ∆Tª = Tªinterior – Tªexterior = 23 ºC – 1 ºC = 22 ºC
La carga térmica para ésta pared resulta: Q = S · K · ∆Tª = 13.44 · 0.428 · 22 = 126.55 kcal/ h
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 13-146
Pared Oeste Esta pared se trata de una pared interior, anexa a la habitación nº 2 y que está construida con los siguientes materiales y espesores:
-
Ladrillo hueco doble: 90 mm.
-
Yeso: 15 + 15 mm.
Los coeficientes α y β de roce del aire contra las paredes, en este caso, al ser una pared interior son:
1 = 0.143 β
1 = 0.143 α
El valor del coeficiente de transmisión térmica K, que obtenemos es:
K=
1 1 E 1 +∑ + α λ β
1
=
0.143 +
0.09 0.03 + + 0.143 0.5 0.6
K = 1.938 kcal/ h/ m2/ ºC Las medidas de ésta pared son 6.50 x 2.40 m. resultando una superficie: S = (6.50 x 2.40) = 15.60 m2
El salto térmico ( ∆Tª ) lo obtenemos como en la otra pared interior, tomando como temperatura exterior 10 ºC:
∆Tª = Tªinterior – Tªexterior = 23 ºC – 10 ºC = 13 ºC
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 14-146
La carga térmica resulta: Q = S · K · ∆Tª = 15.60 · 1.938 · 13 = 393.02 kcal/ h
Suelo y techo
Para calcular la transmisión de calor a través de suelos y techos, los supondremos iguales ya que al ser un hotel, el techo de una habitación se corresponde con el suelo de la habitación que hay en la planta inmediatamente superior, con lo cual la carga térmica será la misma en ambos casos. La construcción de techos y suelos se realiza con los siguientes materiales:
-
Yeso: 15 mm.
-
Forjado: 300 mm.
-
Mortero: 10 mm.
-
Valdosas: 10 mm.
La conductividad térmica λ de los materiales utilizados es la siguiente:
-
Yeso: λ = 0.60 kcal/ h/ m2/ ºC
-
Forjado (hormigón armado): λ = 1.30 kcal/ h/ m2/ ºC
-
Mortero (hormigón de masa): λ = 0.65 kcal/ h/ m2 / ºC
-
Valdosas (arcilla modelada): λ = 0.80 kcal/ h/ m2/ ºC
Para techos y suelos, los coeficientes α y β de roce del aire contra las paredes, según la Tabla 3, son:
1 = 0.143 α
1 = 0.143 β
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 15-146
El valor del coeficiente de transmisión térmica K resulta:
K=
1 1 E 1 +∑ + α λ β
1
=
0.143 +
0.015 0.3 0.01 0.01 + + + + 0.143 0.6 1.3 0.65 0.8
K = 1.755 kcal/ h/ m2/ ºC
Según el plano del hotel, el suelo y el techo de ésta habitación tienen una superficie de 3.15 x 6.50 m., por lo tanto la superficie de ambos es de: S = (3.15 x 6.50) = 20.475 m2
El salto térmico ( ∆Tª ) en suelos y techos, lo obtenemos tratándolos como paredes interiores, es decir, tomando como temperatura exterior 10 ºC. El salto térmico será el siguiente: ∆Tª = Tªinterior – Tªexterior = 23 ºC – 10 ºC = 13 ºC
La carga térmica para suelo y techo de ésta habitación tendrá el siguiente valor: Qsuelo = Qtecho = S · K · ∆Tª = 20.475 · 1.755 · 13 = 467.14 kcal/ h
Ventana
La ventana de la habitación consta de un marco de aluminio hermético y de un cristal tipo “Climalit” de 20 mm. de espesor. La conductividad térmica λ del cristal es de 0.70 kcal/ h/ m2/ ºC Para la ventana, suponemos condición exterior en la Tabla 3 y los coeficientes α y β de roce del aire son: 1 = 0.143 α
1 = 0.050 β
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 16-146
El valor del coeficiente de transmisión térmica K resulta:
K=
1 1 E 1 +∑ + α λ β
=
1 0.02 0.143 + + 0.050 0.7
K = 4.51 kcal/ h/ m2/ ºC
La ventana tiene unas medidas de 1.80 x 2.10 m., por lo tanto la superficie es de: S = (1.80 x 2.10) = 3.78 m2
El salto térmico ( ∆Tª ) en la ventana lo obtenemos considerándola como una pared exterior, es decir, tomando como temperatura exterior la temperatura de consigna de 1 ºC : ∆Tª = Tªinterior – Tªexterior = 23 ºC – 1 ºC = 22 ºC
La carga térmica para la ventana de ésta habitación será la siguiente: Q = S · K · ∆Tª = 3.78 · 4.51 · 22 = 375.05 kcal/ h
Puerta
La puerta de la habitación está realizada en madera maciza y tiene un espesor de 40 mm. La conductividad térmica λ de la madera en general es de 0.15 kcal/ h/ m2/ ºC
Para la puerta, que está situada en la pared interior de la habitación, los coeficientes α y β de roce del aire son: 1 = 0.143 α
1 = 0.143 β
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 17-146
El valor del coeficiente de transmisión térmica K resulta:
K=
1 1 E 1 +∑ + α λ β
=
1 0.04 0.143 + + 0.143 0.15
K = 1.80 kcal/ h/ m2/ ºC
La puerta tiene unas medidas de 0.80 x 2.10 m., resultando la superficie: S = (0.80 x 2.10) = 1.68 m2 Para calcular el salto térmico ( ∆Tª ) en la puerta, tomaremos como temperatura exterior la del pasillo que consideraremos sin climatizar, por lo tanto la temperatura exterior será de 10 ºC, siendo el salto térmico: ∆Tª = Tªinterior – Tªexterior = 23 ºC – 10 ºC = 13 ºC La carga térmica para la ventana de ésta habitación será la siguiente: Q = S · K · ∆Tª = 1.68 · 1.80 · 13 = 39.31 kcal/ h
Una vez calculadas las cargas térmicas por transmisión de calor en los elementos constructivos de la habitación, ahora contemplaremos otras cargas como la iluminación y la ventilación, que afectan directamente sobre la carga térmica final de la habitación.
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 18-146
Iluminación
El calor que emiten las luminarias ayuda a calentar la habitación, por lo tanto lo consideraremos como una aportación de calor. Para calcular la aportación de calor de las luminarias a la habitación, supondremos que son luminarias dobles, a las cuales les corresponde una potencia de 25 W/m2 . Si la habitación nº 1 tiene una superficie de 20.475 m2 le corresponde la siguiente carga térmica:
Qiluminacion = 25
W 0.86kcal / h · 20.475 m2 · = 440.21 kcal/ h m2 W
Ventilación
La carga térmica por ventilación es una carga sensible que se calcula en función la ocupación de la habitación, del caudal de ventilación necesario por habitación y del incremento de temperatura (∆Tª), además de aplicar los coeficientes correspondientes para obtener la carga térmica expresada en kcal/h. Para ésta habitación, la ocupación es de 2 personas y suponemos un caudal de ventilación de 25 m3/ h/ persona y un incremento de temperatura de 22 ºC y aplicaremos el coeficiente de corrección 0.29 y el coeficiente de simultaneidad de 0.9, por lo tanto la carga térmica por ventilación resulta:
Qventilacion = 2 pers · 25
m3 / h · 22 ºC · 0.9 ·0.29 = 287.1 kcal/ h persona
Todas las cargas antes calculadas vienen representadas en la siguiente tabla:
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 19-146
HABITACION Nº1 TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Norte
2.22
22
0.428
20.90
Pared Sur
5.85
13
1.938
147.38
Pared Este
13.44
22
0.428
126.55
Pared Oeste
15.60
13
1.938
393.02
Suelo
20.475
13
1.755
467.14
Techo
20.475
13
1.755
467.14
Ventana
3.78
22
4.51
375.05
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
20.475
25
0.86
- 440.21
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.1
Sensible
2
25 TOTAL = 1883.38 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 20-146
El método utilizado ha sido extrapolado a las demás habitaciones del hotel, agrupadas por su semejanza en tamaño y orientación. Los valores resultantes se muestran en las siguientes tablas:
HABITACIONES Nº2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Norte
3.90
22
0.428
36.72
Pared Sur
6
13
1.938
151.16
Pared Este
18
13
1.938
453.49
Pared Oeste
18
13
1.938
453.49
Suelo
24
13
1.755
547.56
Techo
24
13
1.755
547.56
Ventana
3.78
22
4.51
375.05
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
24
25
0.86
- 516
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.1
Sensible
2
25 TOTAL = 2375.44 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 21-146
HABITACION Nº10 En este caso, la habitación tiene forma triangular y la superficie de la pared sur se limita a la superficie de la puerta de entrada a dicha habitación. También debemos decir que ésta habitación dispone de una ventana adicional de dimensiones 0.5 x 0.6 m., con lo cual la superficie de ventanas aumenta levemente.
TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Norte
10.32
22
0.428
97.17
Pared Este
14.4
13
1.938
362.79
Pared Oeste
16.8
13
1.938
423.25
Suelo
18
13
1.755
410.67
Techo
18
13
1.755
410.67
Ventana
4.08
22
4.51
404.81
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
18
25
0.86
- 387
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.1
Sensible
2
25 TOTAL = 2048.79 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 22-146
HABITACION Nº11 Al igual que en el caso anterior, la habitación tiene forma triangular pero, en este caso, es la pared norte la que se limita a la superficie de la puerta de entrada. También, ésta habitación dispone de ventana adicional. TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Oeste
10.32
22
0.428
97.17
Pared Sur
14.4
13
1.938
362.79
Pared Este
16.8
13
1.938
423.25
Suelo
18
13
1.755
410.67
Techo
18
13
1.755
410.67
Ventana
4.08
22
4.51
404.81
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
18
25
0.86
- 387
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.1
Sensible
2
25 TOTAL = 2048.79 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 23-146
HABITACIONES Nº12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23
TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Oeste
3.90
22
0.428
36.72
Pared Este
6
13
1.938
151.16
Pared Norte
18
13
1.938
453.49
Pared Sur
18
13
1.938
453.49
Suelo
24
13
1.755
547.56
Techo
24
13
1.755
547.56
Ventana
3.78
22
4.51
375.05
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
24
25
0.86
- 516
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.1
Sensible
2
25 TOTAL = 2375.44 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 24-146
HABITACION Nº24 TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Norte
17.82
22
0.428
167.79
Pared Sur
19.44
13
1.938
489.77
Pared Oeste
7.2
22
0.428
67.79
Pared Este
2.88
13
1.938
72.55
Suelo
20.25
13
1.755
462
Techo
20.25
13
1.755
462
Ventana
3.78
22
4.51
375.05
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
20.25
25
0.86
- 435.37
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
143.55
Sensible
1
25 TOTAL = 1844.45 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 25-146
HABITACION Nº25
TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Norte
5.52
13
1.938
139.07
Pared Sur
4.62
22
0.428
43.50
Pared Oeste
16.8
22
0.428
158.18
Pared Este
18
13
1.938
453.49
Suelo
26.25
13
1.755
598.89
Techo
26.25
13
1.755
598.89
Ventana
3.78
22
4.51
375.05
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
26.25
25
0.86
- 564.37
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.1
Sensible
2
25 TOTAL = 2129.11 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 26-146
HABITACIONES Nº26, 27, 28
TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Norte
6
13
1.938
151.16
Pared Sur
3.9
22
0.428
36.72
Pared Oeste
18
13
1.938
453.49
Pared Este
18
13
1.938
453.49
Suelo
24
13
1.755
598.89
Techo
24
13
1.755
598.89
Ventana
3.78
22
4.51
375.05
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
24
25
0.86
- 516
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.1
Sensible
2
25 TOTAL = 2478.10 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 27-146
HABITACION Nº29 TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
2
Coef. Transm. K 2
(m )
Carga Termica
(kcal/ h/ m / ºC)
(kcal/h)
Pared Norte
12
13
1.938
302.32
Pared Sur
5.82
22
0.428
54.80
Pared Oeste
7.2
13
1.938
181.39
Pared Este
12
13
1.938
302.32
Suelo
18
13
1.755
410.67
Techo
18
13
1.755
410.67
Ventana
3.78
22
4.51
375.05
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
2
(m ) Luminaria doble
18
25
0.86
- 387
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
143.55
Sensible
1
25 TOTAL = 1833.08 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 28-146
HABITACION Nº30
TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Norte
15.6
13
1.938
393.02
Pared Sur
9.6
22
0.428
90.39
Pared Oeste
9.12
13
1.938
229.77
Pared Este
5.82
22
0.428
54.80
Suelo
21
13
1.755
479.11
Techo
21
13
1.755
479.11
Ventana
3.78
22
4.51
375.05
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
21
25
0.86
- 451.5
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.1
Sensible
2
25 TOTAL = 1976.17 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 29-146
HABITACIONES Nº31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Este
3.90
22
0.428
36.72
Pared Oeste
6
13
1.938
151.16
Pared Norte
18
13
1.938
453.49
Pared Sur
18
13
1.938
453.49
Suelo
24
13
1.755
547.56
Techo
24
13
1.755
547.56
Ventana
3.78
22
4.51
375.05
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
24
25
0.86
- 516
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.1
Sensible
2
25 TOTAL = 2375.44 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 30-146
HABITACIONES Nº42, 43, 44, 45, 46, 47 TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Sur
3.90
22
0.428
36.72
Pared Norte
6
13
1.938
151.16
Pared Este
18
13
1.938
453.49
Pared Oeste
18
13
1.938
453.49
Suelo
24
13
1.755
547.56
Techo
24
13
1.755
547.56
Ventana
3.78
22
4.51
375.05
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
24
25
0.86
- 516
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.1
Sensible
2
25 TOTAL = 2375.44 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 31-146
HABITACION Nº48 TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Norte
6.72
13
1.938
169.30
Pared Sur
4.62
22
0.428
43.50
Pared Oeste
10.8
13
1.938
272.09
Pared Este
10.8
13
1.938
272.09
Suelo
15.75
13
1.755
359.33
Techo
15.75
13
1.755
359.33
Ventana
3.78
22
4.51
375.05
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
15.75
25
0.86
- 338.62
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
143.55
Sensible
1
25 TOTAL = 1694.95 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 32-146
HABITACION Nº49
TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Norte
13.2
13
1.938
332.56
Pared Sur
5.82
22
0.428
54.80
Pared Oeste
11.52
13
1.938
290.23
Pared Este
13.2
22
0.428
124.29
Suelo
17.60
13
1.755
401.54
Techo
17.60
13
1.755
401.54
Ventana
3.78
22
4.51
375.05
Puerta
1.68
13
1.80
39.31
ILUMINACIÓN
SUPERFICIE
W / m2
Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
17.60
25
0.86
- 378.40
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
143.55
Sensible
1
25 TOTAL = 1784.48 kcal/ h
A continuación realizamos los mismos cálculos para los apartamentos del aparthotel, agrupando los apartamentos por su semejanza y orientación, obteniendo los resultados siguientes:
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 33-146
APARTAMENTOS Nº1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Este
10.32
13
1.938
260
Pared Oeste
4.44
22
0.428
41.80
Pared Norte
18
13
1.938
453.49
Pared Sur
18
13
1.938
453.49
Suelo
37.50
13
1.755
855.56
Techo
37.50
13
1.755
855.56
Ventanas
7.56
22
4.51
750.10
Puerta ILUMINACIÓN
1.68 SUPERFICIE
13 W / m2
1.80 Factor
39.31 Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
37.50
25
0.86
- 806.25
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.10
Sensible
2
25 TOTAL = 3190.18 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 34-146
APARTAMENTOS Nº8, 9, 10 TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Norte
10.32
13
1.938
260
Pared Sur
4.44
22
0.428
41.80
Pared Oeste
18
13
1.938
453.49
Pared Este
18
13
1.938
453.49
Suelo
37.50
13
1.755
855.56
Techo
37.50
13
1.755
855.56
Ventanas
7.56
22
4.51
750.10
Puerta ILUMINACIÓN
1.68 SUPERFICIE
13 W / m2
1.80 Factor
39.31 Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
37.50
25
0.86
- 806.25
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.10
Sensible
2
25 TOTAL = 3190.18 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 35-146
APARTAMENTOS Nº11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Oeste
10.32
13
1.938
260
Pared Este
4.44
22
0.428
41.80
Pared Norte
18
13
1.938
453.49
Pared Sur
18
13
1.938
453.49
Suelo
37.50
13
1.755
855.56
Techo
37.50
13
1.755
855.56
Ventanas
7.56
22
4.51
750.10
Puerta ILUMINACIÓN
1.68 SUPERFICIE
13 W / m2
1.80 Factor
39.31 Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
37.50
25
0.86
- 806.25
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.10
Sensible
2
25 TOTAL = 3190.18 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 36-146
APARTAMENTOS Nº18, 19 TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Sur
10.32
13
1.938
260
Pared Norte
4.44
22
0.428
41.80
Pared Este
18
13
1.938
453.49
Pared Oeste
18
13
1.938
453.49
Suelo
37.50
13
1.755
855.56
Techo
37.50
13
1.755
855.56
Ventanas
7.56
22
4.51
750.10
Puerta ILUMINACIÓN
1.68 SUPERFICIE
13 W / m2
1.80 Factor
39.31 Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
37.50
25
0.86
- 806.25
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.10
Sensible
2
25 TOTAL = 3190.18 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 37-146
APARTAMENTO Nº20 TRANSMISIÓN
SUPERFICIE
∆Tª = Te-Ti (ºC)
(m2)
Coef. Transm. K
Carga Termica
(kcal/ h/ m2/ ºC)
(kcal/h)
Pared Norte
10.32
13
1.938
260
Pared Sur
4.44
22
0.428
41.80
Pared Este
18
13
1.938
453.49
Pared Oeste
18
13
1.938
453.49
Suelo
37.50
13
1.755
855.56
Techo
37.50
13
1.755
855.56
Ventanas
7.56
22
4.51
750.10
Puerta ILUMINACIÓN
1.68 SUPERFICIE
13 W / m2
1.80 Factor
39.31 Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
(m2) Luminaria doble
37.50
25
0.86
- 806.25
VENTILACIÓN
PERSONAS
m3/ h/ persona
∆Tª (ºC) y Factor
Carga Termica
multiplicador
(kcal/h)
22 · 0.9 · 0.29
287.10
Sensible
2
25 TOTAL = 3190.18 kcal/ h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 38-146
Los resultados del cálculo de calefacción vienen resumidos en las siguientes tablas:
HOTEL
HABITACIONES
CARGA TERMICA
Nº 1
1883.38 kcal/h
Nº 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
8 x 2375.44 = 19003.52 kcal/h
Nº 10
2048.79 kcal/h
Nº 11
2048.79 kcal/h
Nº 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23
12 x 2375.44 = 28505.28 kcal/h
Nº 24
1844.45 kcal/h
Nº 25
2129.11 kcal/h
Nº 26, 27, 28
3 x 2478.10 = 7434.30 kcal/h
Nº 29
1833.08 kcal/h
Nº 30
1976.17 kcal/h
Nº 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41
11 x 2375.44 = 26129.84 kcal/h
Nº 42, 43, 44, 45, 46, 47
6 x 2375.44 = 14252.64 kcal/h
Nº 48
1694.95 kcal/h
Nº 49
1784.48 kcal/h
TOTAL PLANTA
112568.78 kcal/h
TOTAL HOTEL
5 x 112568.78 = 562843.90 kcal/h
CONSUMO HOTEL CALEFACCION = 562843.90 kcal /h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 39-146
APARTHOTEL
APARTAMENTOS
CARGA TERMICA
Nº 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
7 x 3190.18 = 22331.26 kcal/h
Nº 8, 9, 10
3 x 3190.18 = 9570.54 kcal/h
Nº 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17
7 x 3190.18 = 22331.26 kcal/h
Nº 18, 19
2 x 3190.18 = 6380.36 kcal/h
Nº 20
3190.18 kcal/h
TOTAL PLANTA
63803.60 kcal/h
TOTAL APARTHOTEL
5 x 63803.60 = 319018 kcal/h
CONSUMO APARTHOTEL CALEFACCION = 319018 kcal/h
El consumo total de calefacción para el complejo será la suma de los resultados anteriores:
CONSUMO TOTAL CALEFACCION 562843.90 + 319018 = 881861.90 kcal/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 40-146
2.1.1.2. REFRIGERACION
Los cálculos de refrigeración dimensionan las cargas frigoríficas (Frig/h) del hotel para poder climatizar todas las habitaciones y apartamentos del complejo. Para no extenderse en el cálculo de refrigeración, dada su complejidad, se ha realizado una estimación aproximada mediante una hoja de cálculo utilizada por una empresa de climatización. Esta hoja de cálculo tiene en cuenta las distintas “fuentes de calor” y aspectos constructivos, ya sean externos o internos, que afectan a la transmisión de calor al interior del local que se va a climatizar. Los aspectos más relevantes son: A) Orientación del hotel respecto al recorrido del sol a lo largo del día. B) Radiación solar transmitida a través de elementos constructivos como paredes y ventanas. C) Aportaciones de calor sensible (elementos que actúan como fuentes de calor). D) Ocupación de las habitaciones y apartamentos del hotel. E) Ventilación del local a climatizar en función de su volumen.
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 41-146
A continuación observamos la hoja de cálculo: FACTOR MULTIPLICADOR
CONCEPTO
COEFICIENTE Cristal sin protección
Persiana Int. O Cristal de Color o Cortina
Persiana Exterior o Toldo
Frig/h
1. INSOLACIÓN SOBRE VENTANAS FACHADA PRINCIPAL m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2
Este: Sureste: Sur: Suroeste: Oeste: Noroeste: Norte: Noreste:
275 250 187 339 444 344 125 200
165 150 110 200 265 200 75 120
85 75 55 100 135 100 50 70
2. TRANSMISIÓN SOBRE RESTO DE VENTANAS Resto Ventanas sin protección: Resto Ventanas con protección:
m2
45
m2
22.5
m2 m2
12 8
m2 m2 m2
35 15 7
m2
6
3. PAREDES Exteriores Tabiques interiores
4. TECHOS Exterior Con cámara de aire Interior
5. SUELOS EDIFICADOS Sólo edificados
6. APORTACIONES DE CALOR SENSIBLE L.Incandes, Electrodom. Ordenador Luces Fluorescentes
W
0.86
W
1.07
Nº Pers. Nº Pers.
113 138
Nº Pers.
214
m3
4
Nº Pers.
160
Nº Pers.
120
7. OCUPACIÓN Viviendas u Oficinas Bares, Pubs, Restaurantes En movimiento intenso
8. VENTILACIÓN Infiltración: viviendas unifamiliares, despachos o tiendas. Instalaciones centralizadas: oficinas, bancos o restaurantes. Instalaciones centralizadas: locales multitudinarios.
Tabla 7. Hoja de cálculo para refrigeración. INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 42-146
HABITACIÓN Nº 1
1. INSOLACIÓN SOBRE VENTANAS FACHADA PRINCIPAL
La habitación nº 1 está orientada hacia el Norte y dispone de una puerta corredera de cristal, a modo de ventana con cortina, para poder acceder a la terraza. Si se observa la tabla, vemos que el factor multiplicador a utilizar en este caso es 75. La puerta corredera o ventana tiene unas medidas de 1.8 x 2.1 m., resultando una superficie de 3.78 m2. A partir de estos dos valores, obtenemos el valor de potencia de refrigeración necesario para esta ventana, expresada en Frigorías / hora: Q = 3.78 x 75 = 283.50 Frig/h
2. TRANSMISIÓN SOBRE RESTO DE VENTANAS
Este apartado no lo tendremos en cuenta ya que las habitaciones del hotel sólo disponen de la ventana de la terraza y, por tanto, no existe transmisión sobre otras.
3. PAREDES
La pared exterior de la habitación tiene un grosor de 30 cm., por lo tanto utilizamos como factor multiplicador 12. La superficie de la pared exterior, restándole la superficie de la ventana, resulta ser de 2.22 m2, por lo tanto tendremos una demanda de: Q = 2.22 x 12 = 26.64 Frig/h
El conjunto de tabiques interiores debe aplicar un factor multiplicador 8. La suma de las superficies de estos tabiques, incluidas las puertas, resulta de 36.57 m2.
La demanda térmica para refrigeración resulta: Q = 36.57 x 8 = 292.61 Frig/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 43-146
4. TECHOS
A la hora de clasificar el techo, entenderemos los techos de todas las habitaciones como interiores y aplicaremos un factor multiplicador 7. En el caso de ésta habitación, el techo tiene unas medidas de 3.15 x 6.5 m., resultando una superficie de 20.475 m2. La demanda térmica para éste caso es de: Q = 20.475 x 7 = 143.325 Frig/h
5. SUELOS EDIFICADOS
Los suelos tienen un factor multiplicador de 6 y su superficie coincide con la del techo, por lo tanto la demanda será: Q = 20.475 x 6 = 122.85 Frig/h
6. APORTACIONES DE CALOR SENSIBLE
En este apartado tendremos como factor multiplicador 0.86, ya que consideramos que las habitaciones disponen de lámparas de incandescencia. Pero además, éste valor debemos multiplicarlo por la superficie del local a climatizar y por la potencia disipada en forma de calor en cada local. En función del tipo de local se estima una potencia por metro cuadrado, la cual consultaremos en la siguiente tabla:
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 44-146
Tipo de local
W por m2
Cajas de escalera
4
Vestíbulos, pasillos
6
Comedores, estancias
12
Salas, despachos
12
Cuartos de niños
12
Dormitorios
8
Cuartos de baño, cocinas
10
Despensas, sótanos
4
Lavaderos
10
Patios, terrazas
4
Tabla 8. Aportaciones de calor sensible.
En nuestro caso, al ser habitaciones de hotel y disponer de lavabo, he supuesto el caso más desfavorable, 10 W/ m2, y la demanda de refrigeración para esta habitación resulta:
Q = 0.86 x 20.475 x 10 = 176.085 Frig/h 7. OCUPACION
Este apartado cuantifica el calor desprendido en función del número de personas que ocupan el local. Al ser habitaciones de hotel, debemos considerarlas como viviendas y multiplicaremos el número de personas/ habitación por el factor multiplicador 113, y obtenemos un valor de: Q = 113 x 2 = 226 Frig/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 45-146
8. VENTILACION
La ventilación del local dependerá del volumen del local multiplicado por el factor multiplicador 4, al considerar ventilación por infiltración, por ser habitaciones de hotel. Q = 4 x 2.4 x 20.475 = 196.56 Frig/h
La suma total de los valores encontrados resulta la demanda de refrigeración para ésta habitación. Qtotal = 1467.56 Frig/h
El método utilizado ha sido extrapolado a las demás habitaciones del hotel, agrupadas algunas por su semejanza en tamaño y orientación respecto a sol. Los valores resultantes se muestran en las siguientes tablas.
HABITACION Nº1 (Orientación Norte) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
75
283.50 Frig/h
PARET EXTERIOR
2.22 m2
12
26.64 Frig/h
PAREDES INTERIORES
36.576 m2
8
292.61 Frig/h
TECHO
20.475 m2
7
143.325 Frig/h
SUELO
20.475 m2
6
122.85 Frig/h
CALOR SENSIBLE
204.75 W
0,86
176.085 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
49.14 m3
4
196.56 Frig/h
TOTAL = 1467.56 Frig/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 46-146
HABITACIONES Nº2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (Or. Norte) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
75
283.50 Frig/h
PARET EXTERIOR
2.22 m2
12
26.64 Frig/h
PAREDES INTERIORES
43.68 m2
8
349.44 Frig/h
TECHO
24 m2
7
168 Frig/h
SUELO
24 m2
6
144 Frig/h
CALOR SENSIBLE
240 W
0,86
206.40 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
57.6 m3
4
230.40 Frig/h
TOTAL = 1634.38 Frig/h
HABITACION Nº10 (Or. Norte) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
75
283.50 Frig/h
PARET EXTERIOR
10.62 m2
12
127.40 Frig/h
PAREDES INTERIORES
33.60 m2
8
268.80 Frig/h
TECHO
18 m2
7
126 Frig/h
SUELO
18 m2
6
108 Frig/h
CALOR SENSIBLE
180 W
0,86
154.80 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
43.2 m3
4
172.80 Frig/h
TOTAL = 1467.30 Frig/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 47-146
HABITACION Nº11 (Or. Noroeste)
CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
200
756 Frig/h
PARET EXTERIOR
10.62 m2
12
127.40 Frig/h
PAREDES INTERIORES
33.60 m2
8
268.80 Frig/h
TECHO
18 m2
7
126 Frig/h
SUELO
18 m2
6
108 Frig/h
CALOR SENSIBLE
180 W
0,86
154.80 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
43.2 m3
4
172.80 Frig/h
TOTAL = 1939.80 Frig/h
HABITACIONES Nº12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 (Or. Noroeste) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
200
756 Frig/h
PARET EXTERIOR
2.22 m2
12
26.64 Frig/h
PAREDES INTERIORES
43.68 m2
8
349.44 Frig/h
TECHO
24 m2
7
168 Frig/h
SUELO
24 m2
6
144 Frig/h
CALOR SENSIBLE
240 W
0,86
206.40 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
57.6 m3
4
230.40 Frig/h
TOTAL = 2106.88 Frig/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 48-146
HABITACION Nº24 (Or. Noreste) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
120
453.60 Frig/h
PARET EXTERIOR
13.02 m2
12
156.24 Frig/h
PAREDES INTERIORES
32.40 m2
8
259.20 Frig/h
TECHO
20.25 m2
7
141.75 Frig/h
SUELO
20.25 m2
6
121.50 Frig/h
CALOR SENSIBLE
202.5 W
0,86
174.15 Frig/h
OCUPACION
1 persona
113
113 Frig/h
VENTILACION
48.6 m3
4
194.40 Frig/h
TOTAL = 1613.84 Frig/h
HABITACION Nº25 (Or. Sur) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
110
415.80 Frig/h
PARET EXTERIOR
25.20 m2
12
302.40 Frig/h
PAREDES INTERIORES
25.20 m2
8
201.60 Frig/h
TECHO
26.25 m2
7
183.75 Frig/h
SUELO
26.25 m2
6
157.50 Frig/h
CALOR SENSIBLE
262.5 W
0,86
225.75 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
63 m3
4
252 Frig/h
TOTAL = 1964.80 Frig/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 49-146
HABITACIONES Nº26, 27, 28 (Or. Sur) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
110
415.80 Frig/h
PARET EXTERIOR
4.62 m2
12
55.44 Frig/h
PAREDES INTERIORES
44.40 m2
8
355.20 Frig/h
TECHO
24 m2
7
168 Frig/h
SUELO
24 m2
6
144 Frig/h
CALOR SENSIBLE
240 W
0,86
206.40 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
63 m3
4
252 Frig/h
TOTAL = 1822.84 Frig/h
HABITACION Nº29 (Or. Sur) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
110
415.80 Frig/h
PARET EXTERIOR
5.82 m2
12
69.84 Frig/h
PAREDES INTERIORES
31.20 m2
8
249.60 Frig/h
TECHO
18 m2
7
126 Frig/h
SUELO
18 m2
6
108 Frig/h
CALOR SENSIBLE
180 W
0,86
154.80 Frig/h
OCUPACION
1 persona
113
113 Frig/h
VENTILACION
43.2 m3
4
172.8 Frig/h
TOTAL = 1409.84 Frig/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 50-146
HABITACION Nº30 (Or. Sureste) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
150
567 Frig/h
PARET EXTERIOR
11.82 m2
12
141.84 Frig/h
PAREDES INTERIORES
34.80 m2
8
278.40 Frig/h
TECHO
21 m2
7
147 Frig/h
SUELO
21 m2
6
126 Frig/h
CALOR SENSIBLE
210 W
0,86
180.60 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
50.40 m3
4
201.60 Frig/h
TOTAL = 1868.44 Frig/h
HABITACIONES Nº31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 (Or. Sureste) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
150
567 Frig/h
PARET EXTERIOR
4.62 m2
12
46.80 Frig/h
PAREDES INTERIORES
44.40 m2
8
355.20 Frig/h
TECHO
24 m2
7
168 Frig/h
SUELO
24 m2
6
144 Frig/h
CALOR SENSIBLE
240 W
0,86
206.40 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
57.60 m3
4
230.40 Frig/h
TOTAL = 1943.80 Frig/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 51-146
HABITACIONES Nº42, 43, 44, 45, 46, 47 (Or. Sur) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
110
415.80 Frig/h
PARET EXTERIOR
3.90 m2
12
46.80 Frig/h
PAREDES INTERIORES
44.40 m2
8
355.20 Frig/h
TECHO
24 m2
7
168 Frig/h
SUELO
24 m2
6
144 Frig/h
CALOR SENSIBLE
240 W
0,86
206.40 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
57.60 m3
4
230.40 Frig/h
TOTAL = 1792.60 Frig/h
HABITACION Nº48 (Or. Sur) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
110
415.80 Frig/h
PARET EXTERIOR
4.62 m2
12
55.44 Frig/h
PAREDES INTERIORES
30 m2
8
240 Frig/h
TECHO
15.75 m2
7
110.25 Frig/h
SUELO
15.75 m2
6
94.50 Frig/h
CALOR SENSIBLE
157.5 W
0,86
135.45 Frig/h
OCUPACION
1 persona
113
113 Frig/h
VENTILACION
37.80 m3
4
151.20 Frig/h
TOTAL = 1315.64 Frig/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
IPPE-001-04
CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 52-146
HABITACION Nº49 (Or. Sur) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
3.78 m2
110
415.80 Frig/h
PARET EXTERIOR
14.22 m2
12
170.64 Frig/h
PAREDES INTERIORES
30 m2
8
240 Frig/h
TECHO
17.60 m2
7
123.20 Frig/h
SUELO
17.60 m2
6
105.60 Frig/h
CALOR SENSIBLE
176 W
0,86
151.36 Frig/h
OCUPACION
1 persona
113
113 Frig/h
VENTILACION
42.24 m3
4
168.96 Frig/h
TOTAL = 1488.56 Frig/h
A continuación realizamos los mismos cálculos para los apartamentos del aparthotel, agrupando los apartamentos por su semejanza y orientación respecto al sol. Los resultados obtenidos se muestran a continuación:
APARTAMENTOS Nº1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 (Or. Suroeste) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
7.56 m2
200
1512 Frig/h
PARET EXTERIOR
4.44 m2
12
53.28 Frig/h
PAREDES INTERIORES
48 m2
8
384 Frig/h
TECHO
37.50 m2
7
262.50 Frig/h
SUELO
37.50 m2
6
225 Frig/h
CALOR SENSIBLE
375 W
0,86
322.50 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
90 m3
4
360 Frig/h
TOTAL = 3345.28 Frig/h INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 53-146
APARTAMENTOS Nº8, 9, 10 (Or. Sureste) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
7.56 m2
150
1134 Frig/h
PARET EXTERIOR
4.44 m2
12
53.28 Frig/h
PAREDES INTERIORES
48 m2
8
384 Frig/h
TECHO
37.50 m2
7
262.50 Frig/h
SUELO
37.50 m2
6
225 Frig/h
CALOR SENSIBLE
375 W
0,86
322.50 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
90 m3
4
360 Frig/h
TOTAL = 2967.28 Frig/h
APARTAMENTOS Nº11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 (Or. Noreste) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
7.56 m2
120
907.20 Frig/h
PARET EXTERIOR
4.44 m2
12
53.28 Frig/h
PAREDES INTERIORES
48 m2
8
384 Frig/h
TECHO
37.50 m2
7
262.50 Frig/h
SUELO
37.50 m2
6
225 Frig/h
CALOR SENSIBLE
375 W
0,86
322.50 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
90 m3
4
360 Frig/h
TOTAL = 2740.48 Frig/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 54-146
APARTAMENTOS Nº18, 19 (Or. Norte) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
7.56 m2
75
567 Frig/h
PARET EXTERIOR
4.44 m2
12
53.28 Frig/h
PAREDES INTERIORES
48 m2
8
384 Frig/h
TECHO
37.50 m2
7
262.50 Frig/h
SUELO
37.50 m2
6
225 Frig/h
CALOR SENSIBLE
375 W
0,86
322.50 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
90 m3
4
360 Frig/h
TOTAL = 2400.28 Frig/h
APARTAMENTO Nº20 (Or. Sur) CONCEPTO
UNIDAD
FACTOR
CARGA
MULTIPLICADOR
TERMICA
VENTANA
7.56 m2
110
831.60 Frig/h
PARET EXTERIOR
4.44 m2
12
53.28 Frig/h
PAREDES INTERIORES
48 m2
8
384 Frig/h
TECHO
37.50 m2
7
262.50 Frig/h
SUELO
37.50 m2
6
225 Frig/h
CALOR SENSIBLE
375 W
0,86
322.50 Frig/h
OCUPACION
2 personas
113
226 Frig/h
VENTILACION
90 m3
4
360 Frig/h
TOTAL = 2664.88 Frig/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 55-146
Para resumir los valores del cálculo de refrigeración utilizaremos las siguientes tablas: HOTEL
HABITACIONES
CARGA TERMICA
Nº 1
1467.56 Frig/h
Nº 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
8 x 1634.38 = 13075.04 Frig/h
Nº 10
1467.30 Frig/h
Nº 11
1939.80 Frig/h
Nº 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23
12 x 2106.88 = 25282.56 Frig/h
Nº 24
1613.84 Frig/h
Nº 25
1964.80 Frig/h
Nº 26, 27, 28
3 x 1822.84 = 5614.32 Frig/h
Nº 29
1409.84 Frig/h
Nº 30
1868.44 Frig/h
Nº 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41
11 x 1943.8 = 21381.80 Frig/h
Nº 42, 43, 44, 45, 46, 47
6 x 1792.60 = 10755.60 Frig/h
Nº 48
1315.64 Frig/h
Nº 49
1488.56 Frig/h
TOTAL PLANTA
90645.10 Frig/h
TOTAL HOTEL
5 x 90645.10 = 453225.50 Frig/h
CONSUMO HOTEL REFRIGERACION = 453079.70 Frig/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 56-146
APARTHOTEL
APARTAMENTOS
CARGA TERMICA
Nº 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
7 x 3345.28 = 23416.96 Frig/h
Nº 8, 9, 10
3 x 2967.28 = 8901.84 Frig/h
Nº 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17
7 x 2740.48 = 19183.36 Frig/h
Nº 18, 19
2 x 2400.28 = 4800.56 Frig/h
Nº 20
2664.88 Frig/h
TOTAL PLANTA
58967.60 Frig/h
TOTAL APARTHOTEL
5 x 58967.60 = 294838 Frig/h
CONSUMO APARTHOTEL REFRIGERACION = 294838 Frig/h
El consumo total de refrigeración para el complejo será la suma de los resultados anteriores:
CONSUMO TOTAL REFRIGERACION 453079.70 + 294838 = 747917.70 Frig/h Debemos decir que la producción de frío se realizará a través de una planta de absorción, la cual utiliza el calor de los gases de escape de la microturbina para producir frío. Las plantas de absorción, son sistemas de intercambio frío-calor o a la inversa, que normalmente utilizan el Bromuro de Litio para hacer éste intercambio. Estos sistemas tienen un coeficiente de prestación (COP = 0.8), es decir, para producir 1 Frig/h necesitamos 1.25 kcal/h. 1 / 0.8 =1.25 1 Frig/h → 1.25 kcal/h Por lo tanto la demanda total de refrigeración es de 934897.12 kcal/h.
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 57-146
2.1.1.3. AGUA CALIENTE SANITARIA (A.C.S.)
A continuación, se realiza el cálculo para dimensionar la demanda térmica de A.C.S. en el complejo hotelero. Para ello, calcularemos la demanda mediante dos métodos diferentes, acumulación y distribución. La producción de A.C.S. por distribución consiste en un circuito cerrado de agua a temperatura constante, y por acumulación consiste en el uso de acumuladores de A.C.S.
PRODUCCIÓN DE A.C.S. POR DISTRIBUCIÓN
Este método de cálculo, se basa en datos estadísticos para determinar el consumo de A.C.S., por local o vivienda, expresado en litros/ hora y, a partir del consumo, calcula la energía térmica en kcal/h que se necesita para calentar dicho volumen de agua, a la temperatura que deseamos. En la siguiente tabla, observamos los consumos de A.C.S. expresados en litros/dia por persona, y ordenados de máximo a mínimo, correspondiéndose con las 4 estaciones del año, siendo el consumo máximo en invierno, el medio en primavera y otoño y el mínimo en verano:
Consumo de A.C.S.
Máximo
Medio
Mínimo
Viviendas
65
45
20
Comercios i oficinas
7.5
4
1.5
Habitaciones de hotel
75
50
25
(l/dia)
Tabla 9. Consumos de A.C.S. en l/dia por persona
Por otro lado, la temperatura del agua procedente de la red de distribución urbana varía, para la zona de Tarragona, entre 5 ºC y 14 ºC, y la temperatura de preparación del A.C.S. por distribución, según la norma I.T.I.C. 04.8.2 del reglamento de Normas NTE, es de 50 ºC, con lo que los valores para las distintas estaciones resultan de la siguiente manera:
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 58-146
Estación
Temperatura
Temperatura de preparación
PRIMAVERA
8 ºC
50 ºC
VERANO
14 ºC
50 ºC
OTONO
8 ºC
50 ºC
INVIERNO
5 ºC
50 ºC
Tabla 10. Temperaturas del agua de la red y del A.C.S .por distribución
A continuación, calculamos el consumo en litros/hora para el caso más desfavorable, es decir, en invierno. Suponemos que las habitaciones y apartamentos de nuestro hotel se comportan como una vivienda típica. En invierno, el consumo se supone de 75 litros/dia por persona, pero este consumo se centra durante unas 12 horas al día, que es el período diario durante el que se supone que se hace uso del A.C.S. Para calcular el consumo en litros/hora, también debemos saber la ocupación de las habitaciones y apartamentos, la qual suponemos una media de 2 personas por habitación y por apartamento. Como el complejo hotelero está formado por 245 habitaciones y 100 apartamentos, el consumo total en invierno resulta:
HABITACIONES
(75 litros / 12 horas) / persona · (2 personas) · (245 habitaciones) = 3062.5 l / h
APARTAMENTOS
(75 litros / 12 horas) / persona · (2 personas) · (100 apartamentos) = 1250 l / h CONSUMO TOTAL = 3062.5 + 1250 = 4312.5 l/h
Para determinar la energía calorífica que necesitamos para calentar este volumen de agua debemos saber el calor específico del agua, que es la cantidad de energía a suministrar para que el agua aumente su temperatura en 1 ºC, y también su densidad.
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 59-146
H2 O Ce = 1 kcal / (ºC · kg) ρ = 1000 kg / m3 = 1 kg / dm3 =1 kg / l Ce eq = 1 kcal / (ºC · l)
En invierno, como indica la Tabla 10, el salto térmico que existe está entre 5 ºC y 50 ºC. Con estos valores determinamos que la potencia térmica necesaria para calentar 4312.5 litros/ hora es de: (4312.5 l / h) · (1 kcal/ (ºC·l )) · (50 ºC – 5 ºC) = 194062.5 kcal/h
El método utilizado ha sido extrapolado a las demás estaciones del año, variando el consumo por persona y dia, y la temperatura de distribución de la red. Los resultados obtenidos para todas las estaciones vienen resumidos en las siguientes tablas:
INVIERNO
Consumo total en litros/hora del complejo hotelero: CONSUMO
HORAS
OCUPACION
CONSUMO HOTEL
75 l/persona y
CAUDAL (l/h)
12h
2 · 245
3062.5
12h
2 · 100
1250
dia APARTHOTEL
75 l/persona y dia TOTAL
4312.5 l/h
Potencia térmica a suministrar:
CAUDAL (l/h) TOTAL kcal/h
4312.5
Tª RED
Tª
DISTRIBUCION PREPARACION 5 ºC
50 ºC
POTENCIA TERMICA 194062.5 kcal/h
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 60-146
VERANO
Consumo total en litros/hora del complejo hotelero: CONSUMO
HORAS
OCUPACION
CONSUMO HOTEL
25 l/persona y
CAUDAL (l/h)
12h
2 · 245
1020.83
12h
2 · 100
416.66
dia APARTHOTEL
25 l/persona y dia TOTAL
1437.5 l/h
Potencia térmica a suministrar:
CAUDAL (l/h) TOTAL kcal/h
1437.5
Tª RED
Tª
POTENCIA
DISTRIBUCION PREPARACION 14 ºC
50 ºC
TERMICA 51750 kcal/h
PRIMAVERA / OTOÑO
Consumo total en litros/hora del complejo hotelero: CONSUMO
HORAS
OCUPACION
CONSUMO HOTEL
50 l/persona y
CAUDAL (l/h)
12h
2 · 245
2041.66
12h
2 · 100
833.33
dia APARTHOTEL
50 l/persona y dia TOTAL
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
2875 l/h
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 61-146
Potencia térmica a suministrar:
CAUDAL (l/h) TOTAL kcal/h
2875
Tª RED
Tª
DISTRIBUCION PREPARACION 8 ºC
50 ºC
POTENCIA TERMICA 120750 kcal/h
PRODUCCIÓN DE A.C.S. POR ACUMULACION
Este método calcula el volumen de los acumuladores y la potencia térmica necesaria para calentar dicho volumen, en función del número de grifos con A.C.S. que debemos alimentar con un acumulador o con varios. Este método viene dado en el apartado de agua caliente sanitaria de la Norma Técnica de Edificación (NTE-IFC/73), donde se indican distintos volúmenes de acumulación y las potencias térmicas para la preparación del A.C.S. en 2 horas. Para el sistema de A.C.S. por acumulación, la temperatura máxima de preparación es de 58 ºC según la norma I.T.I.C.04.8.2.
Primero, veremos la equivalencia de los distintos elementos que utilizan A.C.S. en las habitaciones y apartamentos del hotel:
DESCRIPCION
NUMERO DE GRIFOS EQUIVALENTES
Grifo Lavamanos
1
Grifo Ducha
1
Grifo Bidet
1
Grifo Cocina
1
Grifo Bañera
2
Tabla 11. Número de grifos equivalentes por punto de consumo de A.C.S.
Si aplicamos estos valores para las habitaciones y apartamentos resulta que el número total de grifos es:
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 62-146
HABITACIONES PUNTO DE
Nº DE GRIFOS
CANTIDAD
TOTAL GRIFOS
CONSUMO
EQUIVALENTE
GRIFO LAVAMANOS
1
1
1
GRIFO BIDET
1
1
1
GRIFO BAÑERA
2
1
2
EQUIVALENTES
Nº TOTAL GRIFOS POR HABITACION
4
Nº TOTAL HABITACIONES
245
Nº TOTAL GRIFOS HOTEL
980
APARTAMENTOS PUNTO DE
Nº DE GRIFOS
CANTIDAD
TOTAL GRIFOS
CONSUMO
EQUIVALENTE
GRIFO LAVAMANOS
1
1
1
GRIFO BIDET
1
1
1
GRIFO BAÑERA
2
1
2
GRIFO COCINA
1
1
1
EQUIVALENTES
Nº TOTAL GRIFOS POR APARTAMENTO
5
Nº TOTAL APARTAMENTOS
100
Nº TOTAL GRIFOS APARTHOTEL
500
Nº TOTAL GRIFOS = 980 + 500 = 1480
A partir de éste valor y consultando la siguiente tabla extraída de la NTE-IFC/73 obtenemos el volumen de acumulación y la potencia térmica: NUMERO DE GRIFOS ALIMENTADOS POR EL ACUMULADOR Uso del Público
13
20
27
33
50
edificio
20
30
40
50
75
750
1000
Privado
C en litros P en kcal/h
21500
1250
1500
2050
66
100
135
190
327
475
640
1000
1350
100
150
200
300
500
750
1000
1500
2000
2500
3400
4300
6000
9400
13600
17800
26200
34600
28700 35940 43125 58940 71875 97750 123625 172500 270250 391000 511750 753250 994750
Tabla 12. Volúmenes de acumulación y potencia térmica para A.C.S.. por acumulación INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 63-146
Como se puede observar en la tabla, le corresponde un acumulador de 34600 litros de capacidad y un calentador o caldera con un potencia térmica de 994750 kcal/h.
También debemos decir que éste es el caso más desfavorable, ya que posiblemente nunca esten todos los grifos abiertos al mismo tiempo. Por lo tanto, haremos una estimación de la variación deconsumo en % a lo largo de las 4 estaciones del año, en función de los valores encontrados en el cálculo de A.C.S. por distribución.
VARIACIÓN DEL CONSUMO EN %
CONSUMO MÁXIMO (Invierno) = 194062.5 kcal/h Consumo % invierno = Consumo % verano =
194062.5 ·100 = 100 % 194062.5
51750 ·100 = 26.66 % 194062.5
Consumo % otoño-primavera =
120750 ·100 = 62.22 % 194062.5
Con lo cual, la variación de consumo para A.C.S. por acumulación resulta:
ESTACIÓN DEL AÑO
% DEL CONSUMO
POTENCIA TÉRMICA
MAXIMO
PARA A.C.S.
100 %
994750 kcal/h
VERANO
26.66 %
618933.45 kcal/h
OTOÑO-PRIMAVERA
62.22 %
265200.35 kcal/h
INVIERNO
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 64-146
2.1.1.4. DEMANDA TERMICA TOTAL
DEMANDA TERMICA CON A.C.S. POR DISTRIBUCION
En este apartado se calculan los valores totales de demanda energética si utilizasemos la producción de A.C.S. por distribución, los cuales vienen representados en la siguiente tabla:
CONCEPTO
CALEFACCION
DEMANDA TERMICA
DEMANDA
TOTAL
MAXIMA
TERMICA A.C.S.
881861.90 kcal/h
194062.5 kcal/h
1075924.4 kcal/h
934897.12 kcal/h
51750 kcal/h
986647.12 kcal/h
(Invierno) REFRIGERACION (Verano)
DEMANDA TERMICA CON A.C.S. POR ACUMULACIÓN
CONCEPTO
CALEFACCION
DEMANDA TERMICA
DEMANDA
TOTAL
MAXIMA
TERMICA A.C.S.
881861.90 kcal/h
994750 kcal/h
1876611 kcal/h
934897.12 kcal/h
618933.45 kcal/h
1553830.57 kcal/h
(Invierno) REFRIGERACION (Verano)
Como se puede observar, el valor máximo se da en invierno y éste es el caso más desfavorable, es decir, cuando la potencia térmica es máxima, situación díficil de que suceda ya que nunca todos los grifos consumen a la vez ni todas las habitaciones utilizan el sistema de climatización al mismo tiempo, pero la instalación debe ser capaz de soportar esta demanda térmica. Por lo tanto, la demanda térmica máxima será de 1876611 kcal/h.
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 65-146
Debemos decir que debido a que el complejo, actualmente, tiene instalado un sistema de calentamiento de agua por acumulación, tendremos en cuenta los valores de ésta opción. El complejo hotelero cuenta con dos calderas de Gas Natural de potencia nominal individual 225 kW para calentar el agua destinada a consumo de A.C.S. El agua es calentada a 70 ºC y se guarda en 4 acumuladores con una capacidad individual de 5000 litros, es decir, un total de 20000 litros. Este agua antes de enviarse a los puntos de consumo, es mezclada con agua de la red de suministro, que se encuentra a temperatura ambiente (15 ºC aprox.), y en consecuencia se obtiene el volumen de A.C.S. deseado a una temperatura de preparación de 58 ºC como indica la norma I.T.I.C.04.8.2. para instalaciones de A.C.S. por acumulación.
Por lo que se refiere a la demanda térmica para climatización, debemos indicar que el complejo hotelero cuenta con 3 equipos de climatización por compresión con una potencia eléctrica total de 331.7 kW. Sabiendo que éste tipo de máquinas tiene un coeficiente de prestación (COP) distinto para generar frío/calor, siendo COP = 2.48 para generar frío y COP=2.54 para generar calor, la potencia térmica para los dos casos será:
Frío: (331.7 kW x 2.48 x 1000)/ 1.163 = 707322 kcal/h. Calor: (331.7 kW x 2.54 x 1000)/ 1.163 = 724435 kcal/h.
A partir de estos valores, podemos decir que el cálculo de climatización es acertado y que los equipos de climatización por compresión, ya instalados en el complejo hotelero, están dimensionados de acuerdo con la demanda térmica calculada.
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 66-146
2.1.2. DEMANDA ELECTRICA DEL COMPLEJO HOTELERO
En este apartado del proyecto se cuantifican las cargas eléctricas que instaladas en el hotel escogido para el proyecto. A partir de los valores obtenidos, en cuanto a consumo eléctrico se refiere, se elegirá el modelo de Microturbina de gas que mejor se adecue a nuestro caso.
Para determinar la potencia eléctrica a contratar en el hotel, se han considerado las cargas eléctricas, actualmente instaladas en el cuadro general de mando y protección, tanto del hotel como del aparthotel.
Para empezar, se ha realizado la previsión de cargas eléctricas para todas las habitaciones y apartamentos del complejo hotelero, rigiéndose por las Instrucciones Técnicas Complementarias del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión ITC MIEBT 010 “Previsión de cargas para suministros en Baja Tensión” y ITC MIE-BT 025 “Instalaciones Interiores de viviendas. Número de circuitos y características”.
HABITACIONES
Cada habitación del hotel posee dos circuitos eléctricos, uno para tomas de uso general o enchufes y otro para alumbrado. La intensidad de cada circuito viene dada en función de la fórmula siguiente: I = n x Ia x Fs x Fu (A)
Siendo: n
Número de tomas o receptores.
Ia
Intensidad asignada por toma o receptor.
Fs
Factor de simultaneidad (proporción de receptores conectados simultáneamente sobre el total).
Fu
Factor de utilización (coeficiente medio de utilización de la potencia máxima del receptor).
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 67-146
El circuito de alumbrado de la habitación está formado por 6 puntos de luz, cuya intensidad asignada por toma resulta de dividir una potencia estimada de 200 W por punto de luz entre una tensión de alimentación de 230 V. El factor de simultaneidad para circuito de alumbrado tienen un valor de 0.75 y el factor de utilización tiene un valor de 0.5. Por lo tanto, la intensidad del circuito de alumbrado por cada habitación será: Ialumbrado = 6 x
200 x 0.75 x 0.5 = 1.95 A 230
El circuito de las tomas de uso general está formado por 6 enchufes. La intensidad asignada por enchufe en este caso resulta de dividir una potencia asignada de 3450 W por enchufe entre una tensión de alimentación de 230 V. El factor de simultaneidad para este circuito es de 0.2 y el factor de utilización es de 0.3. La intensidad del circuito de tomas de uso general por cada habitación resulta: Ienchufes = 6 x
3450 x 0.2 x 0.3 = 5.4 A 230
La intensidad total que se consumirá en cada habitación resultará de la suma de las intensidades de los circuitos anteriores, por lo tanto la intensidad total será: Itotal = 1.95 + 5.4 = 7.35 A
A partir de éste valor se obtiene la potencia eléctrica por habitación: Phabitacion = 230 x 7.35 = 1690.5 W
Para calcular la potencia eléctrica instalada de todas las habitaciones del hotel, cumpliendo el RBT, se debe aplicar un factor de simultaneidad según el número de habitaciones. En este caso se ha aplicado el factor de simultaneidad por plantas, ya que cada planta del hotel dispone de un circuito individual con cuadro de mando y protección. Con lo cual, si existen 49 habitaciones por planta, el coeficiente de simultaniedad a aplicar es: INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 68-146
FS = 15.3 + (N –21) x 0.5 = 15.3 + (49 – 21) x 0.5 = 29.3
Siendo la potencia eléctrica instalada por planta: Pplanta = 1690.5 x 29.3 = 49532 W
Y la potencia eléctrica para alimentar todas las habitaciones teniendo el hotel 5 plantas resulta: Phabitaciones hotel = 49532 x 5 = 247660 W
APARTAMENTOS
En el caso de los apartamentos, además de los circuitos de alumbrado y fuerza, se debe incluir otro circuito para alimentar los equipos de la cocina.
El circuito de alumbrado de cada apartamento está formado por 9 puntos de luz. La intensidad asignada por toma es la misma que en el caso anterior, así como el factor de simultaneidad y el factor de utilización. Por lo tanto, la intensidad del circuito de alumbrado por cada apartamento será:
Ialumbrado = 9 x
200 x 0.75 x 0.5 = 2.58 A 230
En este caso, el circuito de las tomas de uso general está formado por 9 enchufes. La intensidad asignada por enchufe, el factor de simultaneidad y el factor de utilización resultan iguales que en el caso anterior. La intensidad del circuito de tomas de uso general por cada apartamento resulta:
Ienchufes = 9 x
3450 x 0.2 x 0.3 = 8.1 A 230
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 69-146
El circuito de la cocina de cada apartamento está formado por 2 receptores o enchufes. La intensidad asignada por toma es la misma que en el caso anterior, y el factor de simultaneidad para este caso tienen un valor 0.4 y el factor de utilización un valor de 0.5. La intensidad del circuito de la cocina por cada apartamento será: Icocina = 2 x
3450 x 0.4 x 0.5 = 6 A 230
Así pues, la intensidad total consumida en cada apartamento es la suma de las intensidades de los circuitos anteriores, resultando un valor de: Itotal = 2.58 + 8.1 + 6 = 16.68 A
A partir de éste valor se obtiene la potencia eléctrica por apartamento:
Papartamento = 230 x 16.68 = 3836.4 W
Para calcular la potencia eléctrica total, también se ha aplicado el factor de simultaneidad por plantas, ya que cada planta del aparthotel también dispone de circuito individual con cuadro de mando. Al ser el número de apartamentos por planta 20, el coeficiente de simultaniedad aplicable es: FS = 14.8
La potencia eléctrica instalada por planta, en este caso, tiene un valor: Pplanta = 3836.4 x 14.8 = 56779 W
Y la potencia eléctrica para alimentar los apartamentos de las 5 plantas que tiene el aparthotel resulta:
Papartamentos aparthotel = 56779 x 5 = 283895 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 70-146
PASILLOS HOTEL
Los pasillos que dan acceso a las habitaciones del hotel tienen instalado un circuito de alumbrado por cada planta. Cada circuito está formado por un conjunto de 25 luminarias distribuidas por todo el pasillo con una potencia individual de 80 W. Este circuito suele funcionar durante todo el día ya que, al ser los pasillos interiores, no reciben luz solar y es necesario recurrir a una iluminación artificial para iluminar el acceso a las habitaciones. La potencia eléctrica de éste circuito resulta: Ppasillo = 25 x 80 = 2000 W
Al tener el hotel 5 plantas y un pasillo por planta, la potencia eléctrica para todos los pasillos es: Ppasillos hotel = 2000 x 5 = 10000 W
PASILLOS APARTHOTEL
Los pasillos que dan acceso a los apartamentos del aparthotel también tienen instalado un circuito de alumbrado por cada planta. Cada circuito está formado por un conjunto de 20 luminarias distribuidas por todo el pasillo con una potencia individual de 80 W. Este circuito también suele funcionar todo el día debido a la falta de iluminación natural en los pasillos. La potencia eléctrica de éste circuito resulta:
Ppasillo = 20 x 80 = 1600 W La potencia eléctrica para todos los pasillos del aparthotel teniendo 5 alturas:
Ppasillos aparthotel = 1600 x 5 = 8000 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 71-146
PLANTA BAJA - RECEPCION HOTEL Y APARTHOTEL
La planta baja es la zona donde se concentran el acceso al complejo hotelero, la recepción de huéspedes y otros accesos como la piscina, el bar, el comedor, el parking y los ascensores. Este espacio está formado por dos circuitos, uno de alumbrado y otro de tomas de uso general. El circuito de alumbrado está formado por un conjunto de 21 luminarias distribuidas por todo el local, teniendo 5 de ellas una potencia individual de 200 W, y las 16 restantes una potencia de 80 W. Este circuito funciona las horas del día en que la falta de iluminación natural obliga a la utilización de una iluminación artificial. La potencia eléctrica de éste circuito resulta: Palumbrado recepcion = 5 x 200 + 16 x 80 = 2280 W
El circuito de tomas de uso general está formado por 7 receptores o enchufes distribuidos por el local. La intensidad asignada por enchufe en este caso resulta de dividir una potencia asignada de 3450 W por enchufe entre una tensión de alimentación de 230 V. El factor de simultaneidad es de 0.2 y el factor de utilización es de 0.3. La intensidad del circuito de tomas de uso general para la recepción del hotel resulta:
Ienchufes recepcion = 7 x
3450 x 0.2 x 0.3 = 6.3 A 230
La potencia eléctrica del circuito de enchufes es: Penchufes
= 230 x 6.3 = 1449 W
recepcion
La potencia eléctrica para éste recinto resulta:
Precepcion
= 2280 + 1449 = 3729 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 72-146
ASCENSORES Y MONTACARGAS HOTEL
El edificio perteneciente al hotel consta de una instalación con 3 ascensores y un montacargas. Los 4 aparatos de elevación son del tipo ITA-1, estipulado en la norma NTE-ITA, y les corresponde una carga máxima de 400 Kg, un máximo de 5 personas, una velocidad de 0.63 m/s y una potencia eléctrica de 4.5 kW por equipo. Además, también se considera para ésta carga, la iluminación que tienen las puertas de los ascensores en cada planta. Si consideramos que el hotel, a parte de las 5 alturas dedicadas a habitaciones, tiene la planta baja y una planta subterrania, podemos contabilizar 7 luminarias por ascensor, siendo cada luminaria de 80 W. Por lo tanto, la potencia eléctrica de ascensores y montacargas en el hotel es:
Pascensores hotel = ( 4 ascensores x
4.5kW ) + ( 4 asc. x 7 alturas x 80 W ) = 20240 W ascensor
ASCENSORES Y MONTACARGAS APARTHOTEL
El edificio perteneciente al aparthotel consta de una instalación con 2 ascensores y un montacargas, que también son del tipo ITA-1. Con lo cual, la potencia eléctrica de ascensores y montacargas en el aparthotel resulta:
Pascensores aparthotel = ( 3 ascensores x
4.5kW ) + ( 3 asc. x 7 alturas x 80 W ) = 15180 W ascensor
ESCALERAS HOTEL
El hotel consta de 3 escaleras para acceder a todas las plantas del edificio: una principal, otra de servicio y la escalera de incendios. Todas tienen 3 luminarias de 80 W cada una por planta. La potencia eléctrica resulta: Pescaleras hotel = ( 3 luminarias x 7 alturas x 80 W x 3 escaleras) = 5040 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 73-146
ESCALERAS APARTHOTEL
El aparthotel también consta de 3 escaleras con 3 luminarias de 80 W cada una por planta. La potencia eléctrica resulta: Pescaleras aparthotel = ( 3 luminarias x 7 alturas x 80 W x 3 escaleras) = 5040 W
ILUMINACION EXTERIOR EDIFICIO
La iluminación exterior del edificio consta de 3 circuitos: uno para iluminar la fachada anterior mediante 50 luminarias de 80 W de potencia cada una, otro para iluminar la fachada posterior mediante 65 luminarias de 80 W y el último circuito para alimentar un rótulo luminoso situado en el tejado del complejo, cuya potencia nominal es de 3500 W.
Cada uno de los circuitos anteriores cuenta con un reloj de
discriminación horaria para activar la iluminación exterior y el rótulo exterior a la hora más adecuada. La potencia eléctrica de los circuitos anteriores es la siguiente:
Pfachada 1 = ( 50 luminarias x 80 W ) = 4000 W
Pfachada 2 = ( 65 luminarias x 80 W ) = 5200 W
Protulo luminoso = 3500 W
Piluminacion exterior = 4000 + 5200 + 3500 = 12700 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 74-146
SALA PRENSA-CARTONES
La sala prensa cartones es una habitación del complejo situada en la planta subterránea en la cual encontramos una prensadora industrial de potencia nominal 5 kW, una luminaria con una bombilla de incandescencia de 200 W, una luminaria con un fluorescente de 40 W y tres tomas de uso general. Por lo tanto, la potencia instalada en ésta sala es:
Pprensadora = 5000 W
Pluminarias = 200 + 40 = 240 W
Ienchufes = 3 x
3450 x 0.2 x 0.3 = 2.7 A 230
Penchufes = 230 x 2.7 = 621 W
Psala = 5000 + 240 + 621 = 5861 W
PISCINA TEJADO
El hotel, además de la piscina exterior, está equipado con una piscina cubierta climatizada situada en el tejado del edificio, y cuya instalación requiere una potencia instalada de 15 kW. Ppiscina tejado = 15000 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 75-146
GIMNASIO
El hotel también dispone de gimnasio completo cuyas instalaciones y equipos requieren una potencia de 20 kW. Pgimnasio = 20000 W
ILUMINACION JARDIN
El jardín del hotel, situado alrededor de la piscina exterior tiene instalado un sistema de alumbrado compuesto de 50 luminarias de 80 W cada una, por lo tanto la potencia correspondiente al jardín será: Pjardin = 50 x 80 = 4000 W
COMEDOR
El comedor del hotel se corresponde con una gran sala para albergar a todos los clientes del complejo, tanto del hotel como del aparthotel. Dicha sala tiene una instalación de alumbrado formada por 35 luminarias de 200 W cada una y un circuito de tomas de uso general con un total de 10 receptores. La potencia eléctrica instalada en la sala resulta: Pluminarias = 35 x 200 = 7000 W
Ienchufes = 10 x
3450 x 0.2 x 0.3 = 9 A 230
Penchufes = 230 x 9 = 2070 W
Pcomedor = 7000 + 2300 = 9070 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 76-146
BAR
El bar del hotel se corresponde con una sala contigua a la recepción, donde encontramos cuatro circuitos eléctricos, dos de alumbrado, uno de ellos formado por 10 luminarias de 200 W y el otro por 12 luminarias de 100 W, y dos de tomas de uso general, uno formado por una red de 10 enchufes y el otro para la alimentación de dos neveras del bar cuya potencia eléctrica individual es de 750 W . La potencia correspondiente al bar es la siguiente:
Pluminarias 1 = 10 x 200 = 2000 W
Pluminarias 2 = 12 x 100 = 1200 W
Ienchufes = 10 x
3450 x 0.2 x 0.3 = 9 A 230
Penchufes = 230 x 9 = 2070 W
Pneveras = 2 x 750 = 1500 W
Pbar = 2000 + 1200 + 2070 + 1500 = 6770 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 77-146
APARCAMIENTO
El aparcamiento del hotel consta de 129 plazas para coches, además de otras instalaciones de servicio del hotel. Este aparcamiento, debido a su tamaño, y siguiendo la norma de protección contraincendios NBE-CPI-96, debe contar con un sistema de ventilación forzada. Este sistema de ventilación tiene una potencia eléctrica de 18.5 kW. El aparcamiento consta de un sistema de iluminación formado por 2 circuitos: uno que alimenta una red de 41 fluorescentes de potencia 60 W, temporizados mediante un reloj, y otro circuito que alimenta 30 luminarias de 80 W. La potencia instalada en el aparcamiento será:
Pventilacion forzada = 18500 W
Pfluorescentes = 41 x 40 = 2460 W
Pluminarias = 30 x 80 = 2400 W
Paparcamiento = 18500 + 2460 + 2400 = 23360 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 78-146
LAVANDERIA
La lavanderia del hotel se trata de un pequeño local situado en la misma planta que el aparcamiento. El local consta de un circuito de alumbrado con 3 luminarias de 80 W y de un circuito de tomas de uso general para alimentar las 5 lavadoras de que disponen, cuya potencia eléctrica individual es de 3000 W. La potencia eléctrica instalada es: Pluminarias = 3 x 80 = 240 W
Ilavadoras = 5 x
3000 x 0.66 x 0.75 = 32.28 A 230
Plavadoras = 230 x 32.28 = 7425 W
Plavanderia = 7425 + 240 = 7665 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 79-146
GRUPOS DE PRESION
Se entiende por grupos de presión, las bombas que impulsan el agua para que llegue con la presión suficiente hasta el punto de consumo más alto del edificio. Estas estan situadas en una sala contigua al aparcamiento. En ésta sala también estan situadas las bombas de la piscina exterior. Según la norma NTE-IFF, la potencia eléctrica de la bomba, para suministrar un caudal de agua de 40 l/min hasta una altura de 24 m. con un rendimiento global de la instalación del 30%, debe ser de 32 kW. Mientras que la piscina, dispone de 2 bombas con una potencia individual de 10 CV, suponiendo así una potencia eléctrica total de 14.72 kW. Por lo tanto, la potencia instalada para los grupos de presión es:
Pbomba agua = 32000 W
Pbomba piscina = 14720 W
Pgrupos presion = 32000 + 14720 = 46720 W
EQUIPOS AIRE ACONDICIONADO
Los equipos de aire acondicionado de que dispone el complejo hotelero son 3 modelos de la marca “CLIMAVETTA” con diferentes potencias y que funcionan dependiendo de la demanda térmica existente en cada momento. Para la climatización del aparthotel se dispone de un equipo con una potencia eléctrica de 107.5 kW. Para el hotel el equipo instalado tiene una potencia de 132.6 kW, y hay instalado otro equipo de 91.6 kW para cubrir la demanda térmica del comedor, el bar y otras zonas de servicio general del complejo. Por lo tanto, la potencia eléctrica instalada para equipos de aire acondicionado en el complejo hotelero resulta:
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 80-146
Pa/c hotel = 132600 W
Pa/c aparthotel = 107500 W
Pa/c s.g. = 91600 W
Pequipos a/c = 132600 + 107500 + 91600 = 331700 W
COCINA
La cocina del hotel está situada en la planta subterranea, junto al aparcamiento, y está formada por una gran sala donde se preparan las comidas, junto a la cual estan las 3 cámaras frigoríficas donde se conservan todos los alimentos. La cocina cuenta con un circuito de alumbrado formado por 8 fluorescentes de 60 W cada uno, un circuito para alimentar 10 tomas de uso general, un circuito para alimentar 3 lavavajillas de 2500 W y el extractor de humos de 500 W de potencia, un circuito para alimentar las cámaras frigoríficas que tienen una potencia eléctrica individual de 4500 W y, finalmente, dos hornos de 5000 W cada uno. La potencia eléctrica instalada en la cocina es la siguiente: Pfluorescentes = 8 x 60 = 480 W
Ienchufes = 10 x
3450 x 0.2 x 0.3 = 9 A 230
Penchufes = 230 x 9 = 2070 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 81-146
Ilavavajillas = 3 x
2500 x 0.66 x 0.75 = 16.14 A 230
Pextractor = 500 W
Plavavajillas = 230 x 16.14 = 3712.5 W
Pcamaras frigorificas = 3 x 4500 = 13500 W
Ihornos = 2 x
5000 x 1 x 0.75 = 32.60 A 230
Phornos = 230 x 32.6 = 7498 W
Pcocina = 480 + 2070 + 3712.5 + 500 + 13500 + 7498 = 27760.5 W
POTENCIA ELECTRICA INSTALADA TOTAL
Dado que el cuadro principal de mando y protección del complejo hotelero se divide en dos subcuadros principales, uno para cargas del hotel y otro para cargas del aparthotel, se muestran en las siguientes tablas la cargas de cada armario:
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 82-146
ARMARIO HOTEL
INSTALACION
TIPO DE INSTALACION
CARGA ELECTRICA
Subcuadro Planta 1
Trifásica
49532 W
Subcuadro Planta 2
Trifásica
49532 W
Subcuadro Planta 3
Trifásica
49532 W
Subcuadro Planta 4
Trifásica
49532 W
Subcuadro Planta 5
Trifásica
49532 W
Subcuadro Pl. Baja
Trifásica
3729 W
Pasillo Planta 1
Monofásica
2000 W
Pasillo Planta 2
Monofásica
2000 W
Pasillo Planta 3
Monofásica
2000 W
Pasillo Planta 4
Monofásica
2000 W
Pasillo Planta 5
Monofásica
2000 W
Ascensores
Trifásica - Monofásica
20240 W
Escaleras
Monofásica
5040 W
Iluminación exterior
Monofásica
12700 W
Sala prensa-cartones
Trifásica - Monofásica
5861 W
Piscina Tejado
Trifásica
15000 W
Gimnasio
Trifásica
20000 W
Iluminación jardin
Monofásica
4000 W
Comedor
Trifásica
9070 W
Bar
Trifásica
6770 W
Cocina
Trifásica
27760.5 W
Equipos A/C hotel y s.g.
Trifásica
224200 W
POTENCIA ELECTRICA INSTALADA HOTEL
612030.5 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 83-146
ARMARIO APARTHOTEL
INSTALACION
TIPO DE INSTALACION
CARGA ELECTRICA
Subcuadro Planta 1
Trifásica
56779 W
Subcuadro Planta 2
Trifásica
56779 W
Subcuadro Planta 3
Trifásica
56779 W
Subcuadro Planta 4
Trifásica
56779 W
Subcuadro Planta 5
Trifásica
56779 W
Pasillo Planta 1
Monofásica
1600 W
Pasillo Planta 2
Monofásica
1600 W
Pasillo Planta 3
Monofásica
1600 W
Pasillo Planta 4
Monofásica
1600 W
Pasillo Planta 5
Monofásica
1600 W
Ascensores
Trifásica - Monofásica
15180 W
Escaleras
Monofásica
5040 W
Aparcamiento
Trifásica - Monofásica
23360 W
Lavanderia
Monofásica
7665 W
Grupos de presión
Trifásica
46720 W
Equipo A/C aparthotel
Trifásica
107500 W
POT. ELECTRICA INSTALADA APARTHOTEL
497360 W
La potencia eléctrica total instalada en el complejo hotelero viene dada por la suma de los valores totales de las tablas anteriores:
POTENCIA ELECTRICA INSTALADA TOTAL 612030.5 W + 497360 W = 1109390.5 W
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 84-146
2.2. CONSUMO ENERGETICO REAL DEL COMPLEJO HOTELERO
Para observar las ventajas conseguidas al instalar la Planta de Poligeneración en el complejo hotelero, se debe analizar la variación de los consumos de electricidad y gas natural antes y después de la instalación. Para ello, se han estudiado las facturas de electricidad y gas natural correspondientes al año 2003 y se ha realizado una estimación de los consumos resultantes a partir de la instalación de la Planta de Poligeneración, escogida en el apartado Solución Adoptada del capítulo Memoria Descriptiva del proyecto. Como indica la Solución Adoptada, la Planta de Poligeneración está formada por Microturbinas de Gas que proporcionan una potencia eléctrica individual de 100 kW y una potencia térmica individual de 235 kW y que se activan en función de la demanda energética en el complejo hotelero. El objetivo de la Planta de Poligeneración es cubrir la demanda térmica del complejo hotelero y consumir la energía eléctrica necesaria mientras que los excedentes serán vertidos a la red de la compañía suministradora. A continuación analizamos los consumos del complejo hotelero:
2.2.1. CONSUMO Y PRODUCCION DE ENERGIA
2.2.1.1. Consumo actual de energía eléctrica
Anteriormente a la instalación de la Planta de Poligeneración, el complejo hotelero “Dorada Palace” disponía de un contrato con la compañía suministradora, en este caso FECSA-ENDESA, por el cuál el complejo facturaba su consumo eléctrico a través del denominado Mercado Liberalizado, puesto en marcha el 1 de Enero de 2003. Este sistema funciona de la siguiente manera: el complejo hotelero compra un paquete de energía eléctrica, con un tamaño estudiado en función del consumo anual, y que le resulta a un precio determinado por el contrato con la empresa suministradora. Si al finalizar el año o contrato, no se ha consumido o se ha sobrepasado la cantidad estimada en el contrato, la empresa suministradora indemniza o sanciona al complejo hotelero, pero a otro precio distinto estipulado en el contrato contraído entre ambas partes. Para poder observar como afectará la instalación de la Planta de Poligeneración en el consumo eléctrico del complejo, se han analizado las facturas referentes al consumo del año 2003: INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 85-146
CONSUMO ELECTRICO DIARIO 2003 Mes Dia Consumo (kWh) 1 4385 2 2795 3 1538 4 895 5 772 6 586 7 572 8 556 9 563 10 548 11 558 12 579 13 565 14 581 Enero 15 575 16 556 17 579 18 487 19 479 20 475 21 493 22 488 23 496 24 582 25 485 26 479 27 578 28 478 29 484 30 482 31 491
31
29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1
kWh
CONSUMO ELECTRICO DIARIO
ENERO 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 86-146
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Febrero
392 382 425 438 422 407 392 389 391 386 448 455 445 464 413 329 457 437 455 548 422 411 343 429 420 448 444 453
CONSUMO ELECTRICO DIARIO 8000 7000 6000 kWh
5000 4000 3000 2000 1000 27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
FEBRERO 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 87-146
Mes
Dia 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Marzo
Consumo (kWh) 315 286 321 342 327 376 358 364 317 425 396 387 393 389 325 289 426 556 453 392 402 374 319 388 405 413 416 427 384 355 402
CONSUMO ELECTRICO DIARIO 8000 7000 6000 kWh
5000 4000 3000 2000 1000 31
29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
MARZO 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 88-146
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Abril
454 443 439 486 491 472 778 996 1115 1691 2634 3495 3885 3976 4785 4325 4312 4356 4397 4452 4344 4320 4278 4264 4343 4398 4465 4348 4324 4482
CONSUMO ELECTRICO DIARIO 8000 7000 6000 kWh
5000 4000 3000 2000 1000 29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
ABRIL 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 89-146
Mes
Dia 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Mayo
Consumo (kWh) 4767 4615 4742 4906 4912 4868 4872 4880 4873 4867 4912 4926 5092 5043 5022 5084 4973 4935 5168 5006 4976 5002 5203 5166 4962 5048 5133 5259 5678 5405 5597
CONSUMO ELECTRICO DIARIO 8000 7000 6000 kWh
5000 4000 3000 2000 1000 31
29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
MAYO 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 90-146
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Junio
5654 5973 6657 6012 6225 6103 6248 6203 6197 6520 6702 6632 6648 6892 6938 6807 7112 6786 6801 6895 7023 6914 6925 7075 7132 7268 7181 7123 7034 7137
CONSUMO ELECTRICO DIARIO 8000 7000 6000 kWh
5000 4000 3000 2000 1000 29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
JUNIO 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 91-146
Mes
Dia 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Julio
Consumo (kWh) 7025 6966 6973 6957 6989 6937 6902 7134 7063 6984 7055 7207 6876 7063 7298 6971 7015 7139 7276 7203 7211 7396 7232 7160 7167 7384 7258 7193 7182 7253 7261
CONSUMO ELECTRICO DIARIO 8000 7000 6000 kWh
5000 4000 3000 2000 1000 31
29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
JULIO 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 92-146
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Agosto
8124 8365 7976 7983 7992 8047 8251 8096 8108 8133 8147 8299 7971 8169 8216 8345 7736 7787 7956 7872 7991 7678 7947 7932 7957 7949 8126 7982 7773 7628 7540
CONSUMO ELECTRICO DIARIO 9000 8000 7000 kWh
6000 5000 4000 3000 2000 1000 31
29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
AGOSTO 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 93-146
Mes
Dia 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Septiembre
Consumo (kWh) 6895 6383 5874 6122 6148 6425 6458 6237 5835 5866 5814 5987 5996 6115 5795 5973 6101 6146 6152 6308 6183 6179 6133 6195 6248 5984 6142 6237 5867 5998
CONSUMO ELECTRICO DIARIO 8000 7000 6000 kWh
5000 4000 3000 2000 1000 29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
SEPTIEMBRE 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 94-146
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Octubre
5896 5834 5889 5826 5543 5070 4985 5038 5215 5345 5382 5407 5496 5398 5333 5375 5215 4535 4826 4794 4786 4615 4227 4182 4233 4125 3987 3976 3380 3396 3527
CONSUMO ELECTRICO DIARIO 8000 7000 6000 kWh
5000 4000 3000 2000 1000 31
29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
OCTUBRE 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 95-146
Mes
Dia 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Noviembre
Consumo (kWh) 3896 3681 2454 2430 2506 2510 3263 3675 3948 2723 2448 2457 2427 3226 3489 3201 2406 2385 2393 2398 2521 3380 3402 2481 2493 2487 2565 2612 3406 3525
CONSUMO ELECTRICO DIARIO 8000 7000 6000 kWh
5000 4000 3000 2000 1000 29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
NOVIEMBRE 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 96-146
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Diciembre
2730 2609 2735 2743 3512 5207 5847 4296 2503 2697 2714 3468 5143 5554 2627 2469 2453 2476 3382 5015 4733 3086 2842 2635 2588 2602 2714 2925 4325 6582 6017
CONSUMO ELECTRICO DIARIO 8000 7000 6000 kWh
5000 4000 3000 2000 1000 31
29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
DICIEMBRE 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 97-146
Para simplificar los cálculos trabajaremos con valores mensuales como se muestran a continuación: CONSUMO ELECTRICO ANUAL Año Mes Consumo (kWh) Enero 24180 Febrero 11845 Marzo 13656 Abril 103961 Mayo 176672 Junio 236336 2003 Julio 265230 Agosto 278862 Septiembre 203880 Octubre 165371 Noviembre 99184 Diciembre 111019
CONSUMO ELECTRICO ANUAL 300000 250000 kWh
200000 150000 100000 50000
Ju lio Ag o Se pti sto em br e O ctu No bre vie m br Di e cie m br e
Ab ril M ay o Ju nio
En er o Fe br er o M ar zo
0
AÑO 2003
Como se puede observar en la última gráfica, el consumo eléctrico durante los 3 primeros meses del año es mínimo, ya que durante estos meses del año el complejo hotelero permanece cerrado y es durante estos tres meses cuando la Planta de Poligeneración deja de funcionar y durante los cuales se realizarán tareas de mantenimiento tanto en el hotel como en los elementos que conforman la Planta de Poligeneración. INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 98-146
2.2.1.2. Consumo actual de energía térmica
El consumo de energía térmica del complejo hotelero “Dorada Palace” se realiza a través de las calderas de Gas Natural para calentar agua para suministro de A.C.S., y también a través del sistema de climatización del hotel, que consta de 3 equipos, pero estos se alimentan de la red eléctrica, o sea que, a la hora de hablar de consumo de Gas Natural sólo debemos analizar las calderas. El suministro de Gas Natural al complejo hotelero se realiza a través de una acometida a la red que posee la Empresa Gas Natural en el Término Municipal de Salou. La acometida está realizada con una tubería de Gas Natural de diámetro nominal 4” y de una presión nominal de 4 bar, y dispone de un sistema de medida (contador) y de interrupción del suministro (válvula de entrada) en caso de que sea necesario. El complejo hotelero cuenta con 2 calderas de Gas Natural con una potencia nominal individual de 225 kW que, normalmente, funcionan durante la noche para calentar el agua a una temperatura de 75 ºC y enviarla a los acumuladores de A.C.S. para su posterior consumo en la red de A.C.S. del complejo. Los acumuladores de A.C.S. tienen una capacidad de almacenamiento individual de 5000 litros, por lo tanto, las calderas calientan 20000 litros de agua a 75 ºC, que es la temperatura a la que se mantienen dentro de los acumuladores y después éste agua se mezcla con agua de la red, que se encuentra a temperatura ambiente, para conseguir que el agua caliente que salga del grifo lo haga a una temperatura de preparación de 58 ºC, tal y como recomienda la norma I.T.I.C.04.8.2. Para dimensionar la Planta de Poligeneración de energía debemos conocer el consumo de Gas Natural del complejo hotelero. Para ello se han analizado las facturas que el complejo recibe de la empresa Gas Natural durante un año. Primero debemos decir que la tarifa que el complejo tiene anterior a la Planta de Poligeneración deberá ser modificada ya que el consumo de Gas Natural después de la instalación de la planta el consumo de Gas Natural aumentará de manera considerable. La tarifa actual del complejo hotelero es la Tarifa 3.4., que implica un consumo mensual superior a 100000 kWh. El consumo anual de Gas Natural para el año 2003 es el siguiente:
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 99-146
CONSUMO DE GAS NATURAL Año Mes Consumo (kWh) Enero 29421 Febrero 0 Marzo 0 Abril 36744 Mayo 93248 Junio 121279 2003 Julio 80324 Agosto 86718 Septiembre 83871 Octubre 89440 Noviembre 48230 Diciembre 50075
Para observar la evolución del consumo de Gas Natural a lo largo del año, de forma gráfica, se ha realizado la siguiente gráfica:
CONSUMO ANUAL DE GAS NATURAL 140000 120000
kWh
100000 80000 60000 40000 20000
En er Fe o br er o M ar zo Ab ril M ay o Ju nio Ju lio Ag Se o pti sto em br e O ctu No bre vie m Di bre cie m br e
0
AÑO 2003
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 100-146
2.2.1.3. Dimensión y funcionamiento de la Planta de Poligeneración
Inicialmente, la Planta de Poligeneración está diseñada con el fin de cubrir la demanda térmica total del complejo hotelero y, para ello, se debe calcular el número de equipos que se deben instalar, teniendo en cuenta que cada Microturbina de Gas produce una energía térmica de 235 kW. A continuación, se muestra una tabla en la que aparecen los consumos de energía térmica que se estiman mediante el consumo de gas natural de las calderas de A.C.S. y el consumo de energía eléctrica de los equipos de climatización, actualemente instalados, del complejo hotelero. Para saber la energía térmica que emiten los equipos de climatización a partir del consumo eléctrico que suponen, debemos aplicar el coeficiente de prestación (COP) de estos, que para su caso, al ser máquinas de climatización por compresión tiene un COP=2.54 para calefacción y un COP=2.48 para refrigeración. Las calderas de Gas natural para A.C.S. tienen un rendimiento térmico del 95 %
aproximadamente.En la siguiente tabla vienen
representados todos los valores antes descritos: CONSUMO MEDIO HORARIO DE ENERGIA TERMICA (kW) (A.C.S. + climatizacion) MES Tª media (ºC)A.C.S. Calderas CLIMA (kWe)CLIMA (kWt) TOTAL (kWt)Nº MTG's Rendimiento Enero 10,4 40,86 16 40,64 81,5 0 0 Febrero 14 0 8 20,32 20,32 0 0 Marzo 13,4 0 9,5 24,13 24,13 0 0 Abril 14,8 51 121 307,34 358,34 2 76,24% Mayo 18,8 129,51 158 401,32 530,83 3 75,29% Junio 24,5 168,44 207 513,36 681,8 3 96,70% Julio 27,7 111,56 254 629,92 741,48 4 78,88% Agosto 26,7 120,44 285 706,8 827,24 4 88% Septiembre 21,5 116,48 216 535,68 652,16 3 92,50% Octubre 18,7 124,22 176 447,04 571,26 3 81,02% Noviembre 13,5 67 117 297,18 364,18 2 77,48% Diciembre 9 70 112 284,48 354,48 2 75,42%
Los cálculos realizados han tenido en cuenta una tolerancia del orden del 20% en los valores de los consumos debido a que la demanda de energía es siempre fluctuante. Como se puede observar en la tabla anterior, la Planta de Poligeneración estaría formada por 4 Microturbinas de Gas, que entrarian en funcionamiento dependiendo de la demanda térmica prevista para cada mes, pero para hacer la Planta de Poligeneración más viable económica y técnicamente, ya que instalar 4 Microturbinas y sólo ponerlas INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 101-146
en funcionamiento simultaneamente durante 2 meses al año no es rentable para la instalación, la Planta de Poligeneración estará formada por 3 Microturbinas de Gas que funcionaran durante 9 meses al año de forma simultanea y así se aprovecha al máximo el rendimiento de la instalación. Aunque no se cubran las necesidades térmicas del complejo, no importa dado que los sitemas actualmente instalados poseen unos rendimientos francamente buenos, por lo que calcularemos las prestaciones eléctricas y térmicas de las 3 Microturbinas funcionando de manera simultanea durante los 9 meses al año de funcionamiento y la energía térmica que falte para cubrir la demanda será suministrada por los equipos actualmente en funcionamiento. A partir de los valores encontrados veremos de que equipos podemos prescindir. El principio de funcionamiento de la Planta será el siguiente:
La Planta de Poligeneración estará formada por 3 Microturbinas de Gas natural que consumen, individualmente y a plena carga, una potencia térmica de Gas Natural de 345 kW, y a partir de la cual generan una potencia eléctrica individual de 100 kW y una potencia térmica de los gases de escape de 235 kW, aunque debido a las pérdidas en el conducto de escape, supondremos una potencia de 200 kW. La potencia eléctrica generada por la Planta de Poligeneración es de 300 kW y será vertida a la red principal del complejo hotelero para ser consumida por el complejo y, en caso de que el consumo del complejo no sea suficiente, la potencia restante será vertida a la red de la compañía suministradora. La potencia térmica de los gases de escape de cada Microturbina, alrededor de 200 kW, servirá para calentar agua para consumo de A.C.S. del complejo a través de un intercambiador de calor (gas-agua) y además para alimentar una Planta de Absorción por Bromuro de Litio para generar frío o calor para el sistema de climatización del complejo hotelero. La temperatura de salida de los gases de escape de la Microturbina de Gas es de 280 ºC. El suministro de la potencia térmica a los dos equipos se realizará, mediante dos válvulas comandadas que repartirán el caudal y la potencia de los gases de escape de la siguiente manera:
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 102-146
REPARTO DIARIO DE POTENCIA DE LOS GASES DE ESCAPE HORA
A.C.S.
MAQUINA ABSORCION
24:00 - 1:00
150 kW
50 kW
1:00 - 2:00
150 kW
50 kW
2:00 - 3:00
150 kW
50 kW
3:00 - 4:00
150 kW
50 kW
4:00 - 5:00
150 kW
50 kW
5:00 - 6:00
150 kW
50 kW
6:00 - 7:00
150 kW
50 kW
7:00 - 8:00
150 kW
50 kW
8:00 - 9:00
200 kW
0 kW
9:00 - 10:00
200 kW
0 kW
10:00 - 11:00
200 kW
0 kW
11:00 - 12:00
200 kW
0 kW
12:00 - 13:00
200 kW
0 kW
13:00 - 14:00
200 kW
0 kW
14:00 - 15:00
200 kW
0 kW
15:00 - 16:00
200 kW
0 kW
16:00 - 17:00
200 kW
0 kW
17:00 - 18:00
200 kW
0 kW
18:00 - 19:00
200 kW
0 kW
19:00 - 20:00
200 kW
0 kW
20:00 - 21:00
200 kW
0 kW
21:00 - 22:00
200 kW
0 kW
22:00 - 23:00
200 kW
0 kW
23:00 - 24:00
200 kW
0 kW
Cómo se puede observar en la tabla anterior, a partir de las 24 hasta las 8 horas, el 75 % de la potencia térmica de los gases de escape se envía al intercambiador de calor para que produzca agua caliente a una temperatura de 80 ºC. Este agua calentada es enviada hasta los acumuladores de A.C.S. ya existentes en el complejo para su posterior consumo. El 25 % de potencia térmica restante es enviada a la máquina de absorción para producir frío/calor. A partir de las 8 hasta las 24 horas, toda la potencia térmica de los gases de escape se envía a la máquina de absorción para la producción de frío/calor. INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 103-146
A continuación, se calcula la potencia térmica que los equipos transmiten en función su rendimiento y, en el caso de la planta de absorción, en función de si producen frío o calor.
Invierno
De 24:00h a 8:00h
En general, los intercambiadores de calor (gas-agua) tienen un rendimiento térmico del orden del 85 %, por lo tanto la potencia térmica que le llega a través de los gases de escape, 150 kW, se transforma en potencia térmica del agua de salida del intercambiador y tiene un valor de 127.5 kW o 109630 kcal/h. Mientras el intercambiador de calor produce agua caliente, la máquina de absorción recibe una potencia térmica de los gases de escape de 50 kW. Si observamos las prestaciones de la planta de absorción, en el apartado de capacidad de calefacción, podemos observar que la máquina de absorción dispone de un quemador adicional que consume 135 kW de Gas Natural, y que hace que las prestaciones de la máquina a la hora de producir calor aumenten al combinarse con la energía térmica de los gases de escape. Si aportamos 50 kW de los gases de escape combinados con la potencia térmica aportada por el quemador de Gas Natural obtenemos una potencia térmica de calefacción de 38400 kcal/h.
De 8:00h a 24:00h
Durante estas horas del día, los gases de escape de la Microturbina son enviados en su totalidad hacia la máquina de absorción, por lo tanto la energía térmica recibida de los gases de escape por la máquina de absorción es de 200 kW. Además, como se ha indicado en el apartado anterior, para producir calefacción utilizaremos la aportación de potencia térmica del quemador adicional, con lo cual obtendremos una potencia térmica de calefacción de 153520 kcal/h.
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 104-146
Verano
De 24:00h a 8:00h
Al igual que en invierno, la potencia térmica que le llega a través de los gases de escape hasta el intercambiador de calor, 150 kW, se transforma en potencia térmica del agua de salida del intercambiador y tiene un valor de 127.5 kW o 109630 kcal/h. Mientras el intercambiador de calor produce agua caliente, la máquina de absorción recibe una potencia térmica de los gases de escape de 50 kW. Si observamos las prestaciones de la planta de absorción, en el apartado de capacidad de refrigeración, observaremos que la máquina de absorción proporciona las mismas prestaciones al combinarse con la energía térmica del quemador adicional que si sólo se alimenta de la energía térmica de los gases de escape. Por lo tanto, en verano no utilizaremos el quemador adicional y así reduciremos el consumo de Gas Natural. Si únicamente aportamos 50 kW de los gases de escape obtenemos una potencia térmica de calefacción de 30240 kcal/h.
De 8:00h a 24:00h
Durante estas horas del día, la energía térmica recibida de los gases de escape por la máquina de absorción es de 200 kW. Como se ha indicado en el apartado anterior, para producir refrigeración no utilizaremos la aportación de potencia térmica del quemador adicional, con lo cual obtendremos una potencia térmica de refrigeración de 120960 kcal/h.
Los valores calculados anteriormente vienen representados en las siguientes tablas:
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 105-146
POTENCIA TERMICA ABSORBIDA (kW) Intercambiador A.C.S.
Máquina de Absorción
24:00h. - 8:00h.
150 kW
50 kW + 135 kW
8:00h. – 24:00h.
0 kW
200 kW + 135 kW
24:00h. - 8:00h.
150 kW
50 kW
8:00h. – 24:00h.
0 kW
200 kW
INVIERNO
VERANO
POTENCIA TERMICA SUMINISTRADA (kcal/h) Intercambiador A.C.S.
Máquina de Absorción
24:00h. - 8:00h.
109630 kcal/h
38400 kcal/h
8:00h. – 24:00h.
0 kcal/h
153520 kcal/h
24:00h. - 8:00h.
109630 kcal/h
30240 kcal/h
8:00h. – 24:00h.
0 kcal/h
120960 kcal/h
INVIERNO
VERANO
Los valores mostrados en las tablas anteriores son los valores que suministra cada grupo de Poligeneración, es decir, cada Microturbina de Gas, Intercambiador de calor y Máquina de Absorción. Los valores que proporcionaran los 3 grupos funcionando simultaniamente vienen reflejados en la siguiente tabla:
POTENCIA TERMICA ABSORBIDA POR PLANTA DE POLIGENERACION (kW) Intercambiadores A.C.S.
Máquinas de Absorción
24:00h. - 8:00h.
450 kW
150 kW + 405 kW
8:00h. – 24:00h.
0 kW
600 kW + 405 kW
24:00h. - 8:00h.
450 kW
150 kW
8:00h. – 24:00h.
0 kW
600 kW
INVIERNO
VERANO
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 106-146
POTENCIA TERMICA SUMINISTRADA POR PLANTA DE POLIGENERACIÓN (kcal/h) Intercambiadores A.C.S.
Máquinas de Absorción
24:00h. - 8:00h.
328890 kcal/h
115200 kcal/h
8:00h. – 24:00h.
0 kcal/h
460560 kcal/h
24:00h. - 8:00h.
328890 kcal/h
90720 kcal/h
8:00h. – 24:00h.
0 kcal/h
362880 kcal/h
INVIERNO
VERANO
A partir de los valores calculados anteriormente y de los consumos de energía eléctrica y de Gas Natural, se realiza el balance de energía térmica mensual, para ver en que proporción deben ayudar los equipos ya instalados en el complejo hotelero:
Calderas de Gas Natural 225 kW
En la siguiente tabla podemos observar el consumo medio diario de Gas Natural de las calderas que había anterior a la Instalación de la Planta de Poligeneración en el complejo hotelero: MES Tª media (ºC) Consumo medio diario Calderas A.C.S.(kWh) Enero 10,4 980,7 Febrero 14 0 Marzo 13,4 0 Abril 14,8 1224,8 Mayo 18,8 3108,26 Junio 24,5 4042,63 Julio 27,7 2677,46 Agosto 26,7 2890,6 Septiembre 21,5 2795,7 Octubre 18,7 2981,33 Noviembre 13,5 1607,66 Diciembre 9 1669,16
En la próxima tabla viene reflejada la energía térmica que generan las calderas para calentar el agua destinada para consumo de A.C.S., en función de su rendimiento:
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 107-146
MES Consumo medio diario Calderas A.C.S.(kWh) Energía térmica generada (kcal/h) Enero 980,7 801087,7042 Febrero 0 0 Marzo 0 0 Abril 1224,8 1000481,513 Mayo 3108,26 2538991,402 Junio 4042,63 3302234,308 Julio 2677,46 2187091,144 Agosto 2890,6 2361195,185 Septiembre 2795,7 2283675,838 Octubre 2981,33 2435308,255 Noviembre 1607,66 1313221,84 Diciembre 1669,16 1363458,298
A continuación, en la siguiente tabla se detalla la energía térmica que generan las calderas de Gas Natural ya instaladas y la energía térmica que suministrará la Planta de Poligeneración, a través de los intercambiadores de calor, siguiendo los criterios de funcionamiento de la Planta, ya descritos en apartados anteriores: MES Energía térmica generada (kcal/h) Energía térmica suministrada MTG's (kcal/h) Enero 801087,7042 0 Febrero 0 0 Marzo 0 0 Abril 1000481,513 2631120 Mayo 2538991,402 2631120 Junio 3302234,308 2631120 Julio 2187091,144 2631120 Agosto 2361195,185 2631120 Septiembre 2283675,838 2631120 Octubre 2435308,255 2631120 Noviembre 1313221,84 2631120 Diciembre 1363458,298 2631120
Como se puede observar la potencia suministrada por los intercambiadores de calor resulta de multiplicar la potencia térmica de los 3 intercambiadores de calor por las 8 horas diarias de funcionamiento de ésta parte de la instalación. También se puede observar que la Planta de Poligeneración podrá suministrar la mayoría de la energía térmica que se requiere para calentar el A.C.S., excepto el mes de Enero y el mes de Junio. En la siguiente gráfica podemos observar la diferencia entre demanda térmica y energía térmica suministrada por los intercambiadores de calor:
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 108-146
Diferencia entre demanda y producción de A.C.S. 3500000 3000000 E.térmica calderas ACS
(kcal/h)
2500000 2000000
E.térmica interc. MTG's
1500000 1000000 500000
En e Fe ro br er o M ar zo Ab ril M ay o Ju nio Ju lio Ag Se os pti to em br e O ctu No br vie e m Di bre cie m br e
0
La potencia térmica que faltará por suministrar viene representada en la siguiente tabla:
MES Falta de energía (kcal/h) Enero 801087,7042 Febrero 0 Marzo 0 Abril 0 Mayo 0 Junio 671114 Julio 0 Agosto 0 Septiembre 0 Octubre 0 Noviembre 0 Diciembre 0
Solución Funcionar 1 caldera de Gas Natural durante 5 horas al día.
Funcionar 1 caldera de Gas Natural durante 4 horas al día.
En el mes de Enero no podrá suministrar la energía porque no estará en funcionamiento la Planta de Poligeneración y deberemos utilizar una caldera para suministrar la potencia térmica necesaria en este periodo. Dado el consumo de energía térmica en este periodo y la potencia térmica de una caldera, se ha determinado que funcionando la caldera durante 5 horas al día a plena carga, las necesidades de A.C.S. quedan satisfechas en este mes.
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 109-146
En el mes de Junio el problema es que los intercambiadores no pueden suministrar la totalidad de la energía térmica demandada para calentar A.C.S. Para esta situación se ha calculado que durante el periodo de producción de A.C.S. por los intercambiadores, actue simultaneamente una caldera de Gas Natural durante 4 horas a plena carga, dada la falta de potencia térmica y la potencia térmica suministrada por la caldera. Por lo tanto, podemos concluir que de la instalación de A.C.S. anterior a la Planta de Poligeneración, mantendremos una de las calderas de potencia nominal 225 kW.
Equipos de climatización de 331.7 kW
El complejo hotelero dispone de 3 máquinas de climatización por compresión con diferentes potencias eléctricas que suman un total de 331.7 kW. Una de las máquinas, cuya potencia eléctrica es de 132.6 kW, está destinada a proporcionar la demanda térmica de la habitaciones del hotel. Otra máquina de potencia 107.5 kW, está destinada a proporcionar la demanda térmica de los apartamentos del aparthotel. Y la última máquina, de potencia eléctrica 91.6 kW, está destinada a proporcionar la demanda térmica de los espacios del hotel dedicados a servicios generales En la siguiente tabla podemos observar el consumo medio diario de los equipos de climatización que había anterior a la Instalación de la Planta de Poligeneración en el complejo hotelero:
MES Tª media (ºC) Consumo medio diario Climatización (kWh) Enero 10,4 384 Febrero 14 192 Marzo 13,4 228 Abril 14,8 2904 Mayo 18,8 3792 Junio 24,5 4968 Julio 27,7 6096 Agosto 26,7 6840 Septiembre 21,5 5184 Octubre 18,7 4224 Noviembre 13,5 2808 Diciembre 9 2688
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 110-146
En la siguiente tabla viene reflejada la energía térmica que proporcionan los equipos de climatización en función del consumo de energía eléctrica y del rendimiento de los equipos: MES Consumo medio diario Climatización (kWh) Energía térmica generada (kcal/h) Enero 384 838658,6414 Febrero 192 419329,3207 Marzo 228 497953,5684 Abril 2904 6342355,976 Mayo 3792 8281754,084 Junio 4968 10593843,51 Julio 6096 12999208,94 Agosto 6840 14585726,57 Septiembre 5184 11054445,4 Octubre 4224 9225245,056 Noviembre 2808 6132691,316 Diciembre 2688 5870610,49
Para continuar, la siguiente tabla muestra la energía térmica que generan los equipos de climatización ya instalados y la energía térmica que suministrará la Planta de Poligeneración, a través de las máquinas de absorción, siguiendo los criterios de funcionamiento de la Planta:
MES Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
Energía térmica generada (kcal/h) Energía térmica suministrada MTG's (kcal/h) 838658,6414 0 419329,3207 0 497953,5684 0 6342355,976 8290560 8281754,084 8290560 10593843,51 5806080 12999208,94 5806080 14585726,57 5806080 11054445,4 5806080 9225245,056 8290560 6132691,316 8290560 5870610,49 8290560
Como se indica en la tabla, la potencia suministrada por las máquinas de absorción, dependiendo de si produce calor o frío, resulta de multiplicar la potencia térmica de las 3 máquinas por las horas diarias de funcionamiento de ésta parte de la instalación. En invierno, la Planta genera 115200 kcal/h durante 8 horas y 460560 kcal/h durante las 16 horas restantes del día, sumando un total de 8290560 kcal/h en un INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 111-146
día. En verano, la Planta tiene un rendimiento más bajo y genera 90720 kcal/h durante 8 horas y 362880 kcal/h durante las 16 horas restantes. Cómo se puede observar, la Planta de Poligeneración no podrá suministrar toda la demanda térmica del complejo hotelero. En la siguiente gráfica podemos observar la diferencia entre demanda térmica y energía térmica suministrada por las máquinas de absorción:
16000000 14000000 12000000 10000000 8000000 6000000 4000000 2000000 0
E.térmica CLIMA E.térmica maq. absorción"
En e Fe ro br er o M ar zo Ab ril M ay o Ju nio Ju l Ag io Se os pti to em br Oc e t No ubre vie m Di bre cie m br e
(kcal/h)
Diferencia entre demanda y producción de climatización
La potencia térmica que faltará por suministrar viene representada en la siguiente tabla:
MES Falta de energía (kcal/h) Solución Enero 838658,6414 2 horas maq.comp./dia Febrero 419329,3207 1 hora maq. comp./dia Marzo 497953,5684 1 hora maq. comp./dia Abril 0 Mayo 0 Junio 4787763,508 10 horas maq. comp./dia Julio 7193128,942 14.5 horas maq. comp./dia Agosto 8779646,569 18 horas maq.comp./dia Septiembre 5248365,4 11 horas maq.comp./dia Octubre 934685,0559 2 horas maq.comp./dia Noviembre 0 Diciembre 0
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 112-146
Para poder suministrar toda la potencia térmica demandada, debemos utilizar dos de las tres máquinas de climatización por compresión. En la tabla anterior se muestra la solución adoptada al respecto, donde se indican las horas de funcionamiento diarias de las dos máquinas de climatización por compresión. Como detalle debemos indicar que prescindiremos de la máquina de climatización de menor potencia, o sea, de la que alimenta a los espacios dedicados a servicios generales del complejo hotelero.
2.2.1.4. Consumos de la Planta de Poligeneración
En éste apartado de la Memoria de Cálculo, se muestran los valores de los consumos anteriores a la Planta de Poligeneración y los nuevos consumos con la Planta de Poligeneración.
Çonsumo de energía eléctrica
En la siguiente tabla podemos observar la diferencia entre la energía eléctrica consumida anteriormente y la energía eléctrica producida por la Planta de Poligeneración y, asimismo, los excedentes de energía eléctrica. Consideramos una potencia eléctrica nominal de la Planta de Poligeneración de 300 kW.
BALANCE DE ENERGIA ELECTRICA CON PLANTA DE POLIGENERACION Mes Consumo (kWh) Nº MTG's Producción (kWh) Excedentes (kWh) Enero 24180 0 0 -24180 Febrero 11845 0 0 -11845 Marzo 13656 0 0 -13656 Abril 103961 3 216000 112039 Mayo 176672 3 223200 46528 Junio 236336 3 216000 -20336 Julio 265230 3 223200 -42030 Agosto 278862 3 223200 -55662 Septiembre 203880 3 216000 12120 Octubre 165371 3 223200 57829 Noviembre 99184 3 216000 116816 Diciembre 111019 3 223200 112181
A
continuación,
vienen
representados
de
forma
gráfica
los
valores
correspondientes a la tabla anterior: INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 113-146
BALANCE DE ENERGIA ELECTRICA 300000 250000 kWh
200000 150000
Consumo
100000
Producción
50000
En er Fe o br er o M ar zo Ab ril M ay o Ju nio Ju lio Ag Se os pti to em br e O ctu No br vie e m Di bre cie m br e
0
Como se puede observar en la gráfica anterior, durante los 9 meses que la Planta de Poligeneración funciona, se producen unos excedentes de energía eléctrica que son los que se vertiran a la red de la compañía suministradora, pero también hay 3 meses en los que la energía eléctrica producida no será suficiente para abastecer la demanda del complejo hotelero y, por tanto, la instalación del complejo se verá forzada a consumir energía eléctrica de la red. También debemos considerar que la energía eléctrica consumida, se verá ligeramente reducida dado que hemos quitado una de las máquinas de climatización por compresión. Para determinar el valor de la energía consumida y la producida en el complejo hotelero, realizamos una valoración anual en la siguiente tabla: VALORACION ANUAL Consumo (kWh) Producción (kWh) Excedentes (kWh) 1690196 1980000 289804
Los valores de consumo y de excedentes arriba descritos, se estima que estan expuestos a una variación del 20 %, dada la fluctuación del consumo.
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 114-146
Çonsumo de Gas Natural
Dado que la Planta de Poligeneración se abastece de Gas Natural para producir energía eléctrica y térmica, la variación en el consumo de Gas Natural, antes y después de la instalación de la Planta de Poligeneración, será muy considerable y, por tanto, el complejo hotelero se verá obligado a cambiar de tipo de tarifa de Gas Natural pero, al igual que en el caso eléctrico, se acogerá a las condiciones de Cogeneración y Poligeneración. Para el consumo de Gas Natural de la Planta de Poligeneración de energía, debemos saber que durante el verano las Microturbinas tienen un consumo individual de Gas Natural a plena carga de 345 kW y, en invierno, el consumo aumenta a 480 kW porque la máquina de absorción debe consumir 135 kW de Gas Natural, ya que dispone de un quemador adicional que al combinar la potencia térmica que entrega con la potencia térmica de los gases de escape de las Microturbinas, el rendimiento de la Planta de Poligeneración aumenta de forma considerable. En la siguiente tabla se puede observar la diferencia de consumo de Gas Natural, antes y después de la instalación de la Planta de Poligeneración de energía:
BALANCE DE GAS NATURAL CON PLANTA DE POLIGENERACION Mes Consumo Anterior (kWh) Nº MTG's Consumo con P.Poligeneración (kWh) Enero 29421 0 29421 Febrero 0 0 0 Marzo 0 0 0 Abril 36744 3 1036800 Mayo 93248 3 1071360 Junio 121279 3 772200 Julio 80324 3 770040 Agosto 86718 3 770040 Septiembre 83871 3 745200 Octubre 89440 3 1071360 Noviembre 48230 3 1036800 Diciembre 50075 3 1071360
Como se aprecia a simple vista, el consumo de Gas Natural aumentará de forma considerable. A continuación, la siguiente tabla muestra la diferencia de consumo de Gas Natural anualmente:
INSTALACIÓN DE PLANTA DE POLIGENERACION DE ENERGIA EN UN HOTEL DE SALOU
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CAPITULO II
MEMORIA DE CALCULO 115-146
VALORACION ANUAL Consumo Anterior (kWh) Consumo con P.Poligeneración (kWh) 719350 8374581
Cómo se puede observar en la tabla anterior, el consumo de Gas Natural anual aumenta más de 10 veces su valor al instalar la Planta de Poligeneración.
2.2.1.5. Modificación en la tarifa de Gas Natural
A la hora de modificar la tarifa de Gas Natural, el valor de consumo a tener en cuenta es el mensual ya que Gas Natural creó sus tarifas en función de los consumos mensuales de cada instalación. A continuación, se encuentra la tabla en la que vienen definidas las Tarifas de Gas Natural, en función del consumo mensual de la instalación. Dichas Tarifas fueron aprobadas por la Resolución de 9 de Octubre de 2002 (BOE 14/10/2002):
Tariff Tariff
Consumption Consumption kWh kWh
Group Group 11 1.1 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 Group Group 22
CC ≤≤ 200,000,000 200,000,000 200,000,000< 200,000,000> 1,000,000,000 1,000,000,000
2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.3 2.4 2.4 2.5 2.5 2.6 2.6 Group Group 33
CC≤≤500,000 500,000 500,000 500,000