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UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)INGENIERO INDUSTRIAL
PROYECTO FIN DE CARRERA
INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA PARA ACS EN HOSPITAL DE
ARGANDA DEL REY
JAVIER GALÁN PEÑA
MADRID, Junio de 2006
Autorizada la entrega del proyecto al alumno:
Javier Galán Peña
EL DIRECTOR DEL PROYECTO
Pablo Filgueria Purriños
Fdo: Fecha:
Vº Bº del Coordinador de Proyectos
José Ignacio Linares Hurtado
Fdo: Fecha:
INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA PARA ACS EN HOSPITAL
DE ARGANDA DEL REY
Autor: Galán Peña, Javier.
Director: Purriños Filgueira, Pablo.
Entidad Colaboradora: Inventa.
RESUMEN DEL PROYECTO El proyecto consiste en el diseño y propuesta de una instalación solar térmica para
producción de agua caliente sanitaria (ACS) en el Hospital del Sureste de nueva
construcción, sito en la localidad de Arganda del Rey.
Se han estudiado las necesidades térmicas de ACS en atención a las características
constructivas y funcionales del edificio.
Conocida la demanda energética esperada, se han analizado los datos climatológicos y
de temperatura de red de agua fría propios del emplazamiento.
Con ello se ha llevado a cabo un estudio energético mediante los dos métodos de
cálculo de uso más extendido, recomendados por entidades de reconocido prestigio
(Curvas F, Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía; procedimiento
propuesto por el Centro de Estudios de la Energía Solar), atendiendo la diferencia entre
las peculiaridades de cada uno de ellos, particularizados para esta instalación.
Con los resultados arrojados por esta evaluación energética se ha propuesto un campo
de captación compuesto por colectores de placa plana. El modelo de captador ha sido
seleccionado como resultado de un estudio de las propuestas de fabricantes nacionales e
internacionales, atendiendo a los parámetros fundamentales que definen al elemento
colector. Se han estudiado asimismo la interconexión, inclinación y orientación óptima
de la superficie de captación. Las conclusiones de este estudio se presentan a modo de
documento anexo.
De la definición del campo de captación se han diseñado los distintos subsistemas que
componen la instalación: almacenamiento (volumen y temperatura óptima de
acumulación), transferencia térmica (intercambiador de placas externo, fluido calor
portante), trazado hidráulico (diseño de por sí equilibrado, control de pérdidas de carga
y niveles de ruido), regulación y control, y sistema auxiliar o convencional. Para este
último, no siendo objeto de este proyecto, se establecen recomendaciones para la
perfecta integración con la instalación propuesta.
Se detallan los mecanismos de acción preventiva frente a efectos perjudiciales para la
instalación, tales como riesgos de heladas o sobrecalentamientos, así como frente a
efectos perjudiciales para los usuarios, como riesgos de aparición de brotes de la
bacteria de la Legionella. Las medidas tomadas para el control de estos últimos
repercuten de forma negativa en la viabilidad de estas instalaciones. Se ha considerado
el impacto energético de estas medidas, necesarias en cualquier caso.
En el correcto funcionamiento de la instalación juega un papel fundamental el
subsistema de regulación. En este sentido, el proyecto propone dos posibles sistemas de
regulación (regulación personalizada mediante autómata programable, regulación con
dispositivos comerciales estándar), evaluando su repercusión económica, y las
características diferenciales de cada uno.
Se ha realizado un estudio del beneficio medioambiental que supone la instalación
proyectada, indicando el ahorro energético para el usuario, y las toneladas equivalentes
de dióxido de carbono evitadas.
El proyecto contiene un estudio básico de seguridad y salud, con las prescripciones y
recomendaciones para la correcta ejecución de las obras necesarias.
La viabilidad técnica del presente proyecto se ha cuidado en la definición de cada
componente individual, y en la integración del conjunto, con lo que dicha viabilidad
queda garantizada.
Se ha prestado especial atención a la durabilidad de los componentes, y de la instalación
completa, toda vez que la vida útil del sistema es una variable fundamental para la
idoneidad económica del proyecto. A tales efectos se ha estudiado un amplio abanico de
fabricantes, suministradores y productos, presupuestando el proyecto finalmente con los
más indicados en cada caso.
La viabilidad económica del proyecto se ha justificado mediante el pertinente estudio de
indicadores económicos como la tasa de rentabilidad o el período de retorno de la
inversión, planteando distintas posibilidades en atención a dos opciones técnicas y
varios escenarios económicos verosímiles.
THERMAL SOLAR SYSTEM FOR THE ARGANDA DEL REY
(MADRID) HOSPITAL The project consists of the design and proposal of a Thermal solar system for the
production of Domestic Hot Water (DHW) for the new Hospital in Arganda del Rey
(Madrid).
Firstly, it has been analysed the DHW thermal needs, being taken into account the assets
of the utility.
Once known the expected energy demand, climate data and the cold water circuit
temperature have been analysed.
With these statistics, an energy study has been carried out by using most known
calculation methods, which are recommended by prestigious Spanish institutions like
the “Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía” (Institution for the Energy
Diversification and Saving) ; or the “Centro de Estudios de la Energía Solar” (Solar
Energy Studies Centre), analysing the differences among them.
These data have been employed to design the optimal solar absorption surface, which is
formed by flat panel collectors. The type of collector has been selected as a result of a
study of both national and international market products, considering the most important
defining parameters for it.
Interconnections, lean and optimal position of the collector surface have been studied in
order to achieve the optimal performance of the system.
Once the collector surface has been set, the project contains the definition of the
subsystems which form the system: water storage, thermal transference, hydraulics
design, control and regulation system and auxiliary or conventional system. For this last
system, as not being part of this project, recommendations for the perfect integration in
the system object of study are set.
Preventive action mechanisms against dangerous effects for the system (over heating,
very low temperatures) or for the users (Legionelosis) are detailed.
For the correct operation of the system, it is very important the role of the regulation
subsystem. To that effect, the project suggests two possible regulation systems,
evaluating its economical impact and the different characteristics of each one.
A study about the environmental profits of the system has been carried out, showing the
benefits for the users, and the CO2 saved.
It has been taken care over the Project technical viability with regard to each individual
component and to the integration on the whole; being this viability guaranteed in this
way.
The Project economical viability has been justified by means of the appropriate study of
economical indicators such as the rate of return or the investment period of return.
Several economical scenarios have been considered in order to cover a wide range of
real possibilities.
1 MEMORIA
viii
MEMORIA DESCRIPTIVA ............................................................................2
CÁLCULOS .......................................................................................................146
ESTUDIO ECONÓMICO ................................................................................165
ESTUDIO AMBIENTAL..................................................................................182
ESTUDIO BÁSICO DE SEGURIDAD Y SALUD .........................................188
Índice ix
Índice
1 MEMORIA DESCRIPTIVA.............................................................................................................. 2
1.1 Descripción General del Proyecto.................................................................... 2
1.1.1 Objeto del Proyecto 3
1.1.2 Destino de la Instalación 4
1.1.3 Motivación del proyecto 5
1.2 Introducción a la tecnología.............................................................................. 6
1.2.1 Consideraciones iniciales sobre la tecnología solar. 7
1.2.2 Estado Actual del Arte y su Mercado 12
1.2.3 Otras consideraciones 14
1.3 Normativa y documentación .......................................................................... 15
1.3.1 Criterios de buenas prácticas 15
1.4 Principios de diseño ......................................................................................... 16
1.5 Memoria Técnica .............................................................................................. 18
1.5.1 Datos de partida 18
1.5.2 Características Constructivas del hospital 21
1.5.2.1 Instalaciones.................................................................................................................21
1.5.2.2 Sala de máquinas.........................................................................................................23
1.5.2.3 Altura entre plantas ....................................................................................................23
1.5.2.4 Edificios adyacentes....................................................................................................23
1.5.3 Hoja de carga: necesidades energéticas 24
1.5.3.1 Caracterización de la demanda .................................................................................24
1.5.4 Estudio energético de la instalación 29
1.5.5 Descripción de la Instalación Solar 36
1.5.5.1 Subconjunto de Captación .........................................................................................36
1.5.5.2 Subconjunto de Almacenamiento .............................................................................62
1.5.5.3 Subconjunto de Termotransferencia.........................................................................78
Índice x
1.5.5.4 Subconjunto de Regulación y Control....................................................................105
1.5.5.5 Subconjunto de Apoyo .............................................................................................119
1.5.5.6 Medidas de prevención de la Legionella ...............................................................123
1.5.5.7 Circuito Hidráulico ...................................................................................................130
1.5.5.8 Otros componentes del sistema...............................................................................131
1.6 Cuadro Resumen de la Instalación .............................................................. 134
1.7 Resumen del presupuesto ............................................................................. 135
1.8 Conclusiones ................................................................................................... 136
1.8.1 Método de cálculo 136
1.8.2 Propuesta técnica 136
1.9 Bibliografía ...................................................................................................... 137
1.10 Referencias Web ............................................................................................. 140
2 CÁLCULOS ..................................................................................................................................... 146
2.1 Introducción .................................................................................................... 146
2.2 Evaluación de la carga de consumo............................................................. 146
2.3 Método de Cálculo Recomendado por el CENSOLAR ............................ 147
2.3.1 Intensidad útil y rendimiento del colector 148
2.3.2 Cálculo del rendimiento del colector 148
2.3.3 Aportación solar por m2 149
2.3.4 Energía Disponible por m2 superficie colectora 150
2.3.5 Superficie Colectora 150
2.4 Método de Cálculo Recomendado por el IDAE......................................... 151
2.5 Dimensionado Elementos ............................................................................. 156
2.7 Corrección consumo unitario por temperatura ......................................... 157
2.8 Cálculos de tuberías y pérdidas de carga ................................................... 158
2.9 Caudales .......................................................................................................... 161
2.10 Volumen del Primario ................................................................................... 162
Índice xi
2.11 Vaso de Expansión ......................................................................................... 162
3 ESTUDIO ECONÓMICO ............................................................................................................. 165
3.1 Introducción .................................................................................................... 165
3.2 Consideraciones previas................................................................................ 166
3.3 Indicadores económicos empleados ............................................................ 166
3.4 Método de cálculo económico ...................................................................... 167
3.4.1 Expresiones de cálculo 168
3.4.2 Valoración de los parámetros económicos 170
3.4.2.1 Coste inicial de la inversión .....................................................................................170
3.4.2.2 Ahorro de combustible el primer año ....................................................................173
3.4.2.3 Costes de operación y mantenimiento ...................................................................174
3.4.2.4 Crecimiento esperado del precio del gas natural..................................................174
3.4.2.5 Tasa de inflación........................................................................................................176
3.4.2.6 Inversión alternativa.................................................................................................177
3.5 Resultados ....................................................................................................... 178
3.6 Conclusiones del estudio económico:.......................................................... 179
4 ESTUDIO AMBIENTAL ............................................................................................................... 182
5 ESTUDIO BÁSICO DE SEGURIDAD Y SALUD .................................................................... 188
5.1 Introducción .................................................................................................... 188
5.2 Objetivo del Estudio Básico de Seguridad y Salud ................................... 190
5.3 Consideración General de Riesgos .............................................................. 191
5.4 Consideración General de Riesgos .............................................................. 192
5.4.1 Tipos de riesgos 192
5.4.2 Medidas preventivas en la organización del trabajo 199
5.4.3 Protecciones colectivas 201
5.4.4 Protecciones personales 202
5.5 Análisis y Prevención de los Riesgos en los Medios y en las Máquinas 203
Índice xii
5.6 Análisis y Prevención de Riesgos Catastróficos......................................... 205
5.7 Cálculo de los Medios de Seguridad ........................................................... 206
5.8 Medicina Preventiva y Primeros Auxilios .................................................. 207
5.9 Descripción Particular de los Riesgos de la Obra ...................................... 208
A SOFTWARE ..................................................................................................................................... 212
A.1 MICROSOFT EXCEL 2003 ............................................................................ 212
A.2 MICROSOFT WORD 2003 ............................................................................ 212
A.3 AUTOCAD 2002 ............................................................................................. 212
A.4 CATIA V5 R15 ................................................................................................ 212
A.5 CENSOL 5.0..................................................................................................... 212
B TABLAS Y DATOS EMPLEADOS ............................................................................................. 214
C OPTIMIZACIÓN DEL SUBCONJUNTO DE CAPTACIÓN ................................................. 218
C.1 Introducción .................................................................................................... 218
C.2 Tipo de Captador............................................................................................ 218
C.3 Estudio del producto en el mercado actual ................................................ 219
C.4 Inclinación de captadores.............................................................................. 225
C.5 Número de captadores .................................................................................. 226
D CATÁLOGOS ................................................................................................................................. 231
D.1.1 Captadores 231
D.1.2 Acumuladores 236
D.1.3 Intercambiador 238
D.1.4 Vasos expansión 239
D.1.5 Fluido caloportador: 240
D.1.6 Bombas Primario 248
D.1.7 Bombas Secundario 249
Índice xiii
D.1.8 Aerotermos 250
E TERMINOLOGÍA .......................................................................................................................... 252
E.1 Introducción. ................................................................................................... 252
E.2 Términos .......................................................................................................... 252
1.1 Memoria Descriptiva
1 Memoria Descriptiva 2
1 Memoria Descriptiva
En este documento se exponen el objeto del proyecto, motivación y
contexto, ubicación y otros aspectos generales del mismo.
Por otro lado, se ponen de manifiesto los aspectos más relevantes de la
tecnología empleada y el estado actual del arte.
La parte principal del documento consiste en el análisis de los datos de
partida, y la exposición y justificación de las soluciones adoptadas.
1.1 Descripción General del Proyecto
El proyecto consiste en el diseño de un sistema térmico para producción
de agua caliente sanitaria (ACS) mediante energía solar, en el futuro Hospital
público de la Comunidad de Madrid, situado en la localidad de Arganda del
Rey.
El sistema de producción propuesto empleará tecnología solar térmica de
baja temperatura. No obstante, en previsión de la carencia de aporte solar en
los meses de menor radiación se dotará a la instalación de un sistema de
aporte auxiliar, empleando el gas natural como combustible.
1 Memoria Descriptiva 3
1.1.1 Objeto del Proyecto
Mediante la ejecución del presente proyecto se pretende especificar el
conjunto de elementos que componen el sistema de producción térmica, así
como su interacción como partes integrantes del circuito hidráulico a definir.
Se persigue la definición de la instalación de manera que se alcance un
diseño fiable y económicamente viable, siempre en atención al marco legal
existente en el momento de la realización de este documento, y en previsión
de cambios en un futuro próximo.
Los criterios considerados, por orden de prioridad, son los siguientes:
- Seguridad ya que la instalación tratará con agua potable de consumo
humano, y que el rango de temperaturas de estas instalaciones hace que sea
necesario un especial cuidado para la prevención de la bacteria de la
Legionella.
- Óptimo rendimiento y máximas prestaciones (rendimiento en
captadores, mínimas pérdidas de calor, sistema de control adecuado…)
- Máxima rentabilidad económica de la inversión atendiendo a las
restricciones en este sentido que impone la normativa vigente.
- Ventaja ambiental.
- Correcta integración arquitectónica
1 Memoria Descriptiva 4
1.1.2 Destino de la Instalación
La motivación inicial al proyecto y el contexto en que surge su necesidad
se especifican en este apartado:
La instalación térmica objeto de este proyecto tiene como finalidad el
abastecimiento de ACS al Hospital del Sureste, sito en la localidad de
Arganda del Rey, provincia de Madrid.
El proyecto es promovido por el SESCAM, y el cliente al que se destina la
instalación, la Concesionaria Hospital del Sureste, S.A.
Dicho hospital es uno de los ocho nuevos hospitales que el Gobierno de la
Comunidad de Madrid ha programado construir en los próximos meses,
ante la creciente demanda de servicios sanitarios en esta Comunidad
Autónoma.
El hospital, y la instalación objeto del presente proyecto en consecuencia,
estará ubicado en la localidad de Arganda del Rey (Madrid), en el polígono
49, parcela 86.
Sirva como referencia espacial el plano de la localidad representado en la
siguiente figura, en el que la que la orientación Norte Sur coincide con la
dirección ascendente de lectura. La ubicación se señala mediante el un
cuadrado. Para una referencia más precisa consultar planos.
1 Memoria Descriptiva 5
1.1.3 Motivación del proyecto
El contexto Regulatorio actual, desde sus distintos niveles y ámbitos, es
absolutamente favorable al desarrollo de sistemas que empleen la tecnología
ST BT.
La aplicación a grandes instalaciones, en particular de carácter público
contribuyen, además, a este fin.
Las características del emplazamiento, la construcción y el tipo de
consumo son óptimas para la implantación de un sistema de producción
solar de ACS.
Figura 1 Localización en Arganda
1 Memoria Descriptiva 6
1.2 Introducción a la tecnología
Como se ha comentado anteriormente, la fuente energética principal del
sistema será la radiación solar, y la tecnología empleada para su captación y
uso será la solar térmica.
En concreto, dado el rango de temperaturas que se requiere en sistemas de
producción de ACS, se empleará la tecnología denominada de baja
temperatura (en lo sucesivo ST BT), de la que se describe en el apartado
siguiente el sustrato físico básico.
La producción de ACS es la aplicación práctica de la energía solar que
mejor se adapta a las características de la misma teniendo en cuenta, por un
lado, el rango de temperaturas que requiere la aplicación (en torno a los 50º),
idóneo para alcanzar una alta eficacia de captación.
Por otro lado, las necesidades de ACS en la edificación han de ser
satisfechas a lo largo de todo el año, lo que favorece la rentabilidad de la
inversión en contraposición a lo que ocurre en sistemas de uso estacional
como. calefacción en invierno o calentamiento de piscinas en verano.
1 Memoria Descriptiva 7
1.2.1 Consideraciones iniciales sobre la tecnología solar.
El Sol es una fuente inagotable de recursos para la humanidad. Toda
energía empleada por el hombre proviene de manera más o menos directa de
la radiación solar.
De hecho, en la actualidad, la investigación energética tiende en algunas
líneas de trabajo a conseguir “imitar” los procesos químico-físicos que se
originan en el núcleo solar (fisión nuclear).
La radiación solar supone una fuente de energía limpia, abundante y
disponible en la mayor parte de la superficie terrestre. Su utilización directa
puede ser, por tanto puede ser una solución a los problemas ambientales
generados por los combustibles convencionales como el petróleo, u otras
alternativas como las energía nuclear, carente de emisiones de gases de efecto
invernadero (GEI’s), pero con ciertos problemas relacionados con la
seguridad, la gestión de los residuos, y la disponibilidad futura del
combustible.
El Sol (esfera de gases a alta temperatura con 1,39·109 m de diámetro y a
una distancia media de 1,5·1011 m de la Tierra) genera su energía mediante
reacciones nucleares de fusión (dos átomos de hidrógeno que producen
helio, por ejemplo) llevadas a cabo en su núcleo. Por tanto, la pérdida de
1 Memoria Descriptiva 8
masa del Sol es lo que se convierte en energía según la ecuación E = mc2
enunciada por Einstein.
En el núcleo solar la temperatura es del orden de
107 K y la densidad de 105 kg/m3. En la fotosfera
(superficie opaca aparente del Sol) la temperatura cae
hasta 5000 o 6000 K y la densidad a 10-5 kg/m3.
La combinación de tres factores: la distancia
Tierra-Sol, el diámetro solar y la temperatura del Sol
determinan un flujo de energía que incide sobre la Tierra. Se puede
considerar, para su aplicación al campo de la ingeniería, que la emisión de
energía es constante (el recurso energético está más sujeto a cambios
meteorológicos que solares).
Esto da lugar a la definición de constante solar (flujo de energía
proveniente del Sol que incide sobre una superficie perpendicular a la
dirección de propagación de la radiación solar ubicado a la distancia media
de la Tierra al Sol, fuera de la atmósfera) cuyo valor teórico aceptado por la
NASA (National Aeronautics Space Administration) y la ASTM (American
Society for Testing Materials) es de:
Gsc = 1353 W/m2
Figura 2 Sol
1 Memoria Descriptiva 9
La radiación solar tiene carácter espectral (desde los rayos gamma hasta
las ondas de radio del espectro electromagnético) sin embargo, sólo es válida
para esta tecnología la radiación térmica que incluye la radiación ultravioleta,
la visible y la infrarroja.
Para alcanzar la superficie terrestre la radiación solar debe atravesar la
atmósfera donde experimenta diversos fenómenos físicos (reflexión,
absorción y difusión) que disminuyen la intensidad final. Así pues, la
radiación solar que recibe una superficie horizontal es del orden de 1000
W/m2 al mediodía, variando según la latitud del lugar, nubosidad, humedad
y otros factores.
La radiación que llega directamente del Sol es la denominada radiación
directa y la que previamente es absorbida y difundida por la atmósfera (muy
Figura 3 Carácter espectral de la radiación solar
1 Memoria Descriptiva 10
significativa en días nublados por ejemplo) es la radiación difusa. Además, la
radiación solar, tanto directa como difusa, se refleja en todas las superficies
en las que incide dando lugar a la radiación reflejada. La suma de estos tres
tipos da lugar a la radiación solar global y es la aprovechable para su
transformación térmica.
La captación térmica de la energía solar es el procedimiento de
transformación de la energía radiante del Sol en calor. Los principios físicos
que permiten esta transformación son el llamado efecto invernadero, y los
procesos de transmisión del calor.
El efecto invernadero consistente en la capacidad de absorción de la
radiación incidente, por parte de la cubierta del captador, y la retención de la
radiación que emite el absorbedor una vez que alcanza cierta temperatura.
Este hecho se fundamenta en la diferencia de longitudes de onda entre la
radiación incidente: en su mayoría absorbida, y la reflejada desde el interior,
en su mayoría reflejada hacia el interior de nuevo.
Figura 4 Efecto Invernader en el Captador
1 Memoria Descriptiva 11
El proyecto emplea aplicaciones de la energía solar a baja temperatura, así
llamadas cuando la energía captada se utiliza para generar temperaturas
inferiores al punto de ebullición del fluido de trabajo, y generalmente
menores de 90 ºC.
Los problemas técnicos que se plantean para el aprovechamiento de la
energía solar son la gran dispersión de la energía solar sobre la superficie de
la tierra y el carácter incontrolable y variable en el tiempo de la intensidad de
radiación solar.
En invierno, que es generalmente cuando más se necesita, dicha radiación
es menor con lo que la disponibilidad no coincide con la demanda. Por ello
es necesario un sistema de almacenamiento y contar con el apoyo de sistemas
de respaldo o fuentes suplementarias de energía.
Para descripción detallada de los parámetros y cálculos necesarios para la
evaluación solar consultar Cálculos.
1 Memoria Descriptiva 12
1.2.2 Estado Actual del Arte y su Mercado
Acorde con el desarrollo de los sistemas de confort y el uso generalizado
de la calefacción y el agua caliente sanitaria (ACS), desde principios de los
años ochenta la energía solar térmica ha venido siendo aprovechada de
forma activa en España, mediante el empleo de captadores solares térmicos.
Los comienzos no fueron fáciles, pues la ejecución de instalaciones, en
muchos casos desafortunadas, provocó una corriente de insatisfacción que
mantuvo en una situación muy complicada al sector durante una década. En
la segunda mitad de los noventa este mercado empezó a despuntar,
contando, actualmente con una buena salud y unas muy buenas perspectivas
de futuro.
El informe Sun in Action II, publicado por la Federación Europea de la
Industria Solar Térmica (ESTIF), pone de manifiesto las grandes
posibilidades de crecimiento del sector en el viejo continente.
En España, las perspectivas de crecimiento hablan de un 35% de
crecimiento anual hasta el año 2010.
El estado de la capacidad instalada en España frente al resto de Europa es
bajo, del 5% tal y como muestra el gráfico de sectores de la Federación
Europea de Energía Solar Térmica.
1 Memoria Descriptiva 13
Los nuevos requerimientos de las administraciones públicas por medio
del nuevo Código Técnico de la Edificación y las ordenanzas solares
municipales para la instalación de sistemas solares térmicos en edificios de
nueva construcción, hacen que se pueda ser optimista en las citadas
previsiones.
Figura 6Comparativa del sector en Europa
Figura 5Comparación con otras Renovables
1 Memoria Descriptiva 14
Las nuevas aplicaciones permiten solventar los problemas de desfase entre
captación y producción, con las máquinas ya existentes de absorción.
Una de las principales diferencias de la ST BT frente a otros
aprovechamientos directos de la energía solar es su alto rendimiento, en
torno al 75-80% (en contraposición al techo máximo teórico de los captadores
fotovoltaicos que sitúa el máximo rendimiento por debajo del 20%)
1.2.3 Otras consideraciones
El proyecto se destina a una instalación cuya construcción se desarrolla de
manera paralela a la elaboración del mismo. Por lo tanto la proyección del
edificio se llevó a cabo de manera previa a la elaboración de este documento.
Este hecho supone restricciones de actuación en diversos puntos como la
integración arquitectónica del sistema de captación con el edificio o la
distribución espacial de los equipos.
El estado de las obras del hospital, a la fecha de entrega de este proyecto
se encuentra en un estado avanzado, como muestra la siguiente figura.
Figura 7 Estado de las Obras y Recreación Recreación Virtual
1 Memoria Descriptiva 15
1.3 Normativa y documentación
Uno de los aspectos metodológicos en la elaboración de este proyecto ha
sido el análisis de las recomendaciones, especificaciones y restricciones
técnicas que impone la normativa (expuesta en el pliego de condiciones
técnicas), y proponen organismos vinculados a esta tecnología energética, a
través de documentos que se denominan comúnmente “Criterios de Buenas
Prácticas”.
1.3.1 Criterios de buenas prácticas
Se mencionan en este apartado distintos criterios y recomendaciones
emitidos por varios organismos de ámbito estatal, o fabricantes del sector,
referentes a cómo realizar las instalaciones térmicas mediante energía solar,
según cálculos de optimización y la experiencia acumulada.
- “Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones de Baja Temperatura”.
Elaborado a través del convenio para el impulso tecnológico de la energía
solar entre el IDAE y el INTA. Han participado expertos independientes de
las diferentes comunidades autónomas y se han considerado opiniones de
entidades acreditadas colaboradoras del IDAE y las de CENSOLAR.
- “Texto refundido de las especificaciones técnicas de diseño y montaje de
instalaciones solares térmicas para producción de agua caliente y las
1 Memoria Descriptiva 16
modificaciones de aplicación en el programa PROSOL”. SODEAN SA. INTA.
IAER. Junta de Andalucía.
- “Criteris de qualitat i disseny, d’instal·lacions d’Energia Solar per a
Aigua Calenta i Calefacció”. APERCA. Institut Català d’Energia, Generalitat
de Catalunya.
- Manuales Técnicos de Fabricantes y Distribuidores, como el de Salvador
Escoda.
1.4 Principios de diseño
En lo relativo a la calidad final del diseño, habrá de tenerse en cuenta que
resulta tan importante la calidad de los componentes individuales de la
instalación, como la calidad del diseño en sí.
Atendiendo a esto último, se intentará que la instalación se avenga en todo
momento a lo recomendado por el CENSOLAR, en lo que se ha venido a
llamar “Principios básicos para el óptimo aprovechamiento de la energía solar
térmica”. Éstos se resumen en cuatro normas interdependientes entre sí:
I. Captar el máximo posible de energía solar: el cumplimiento de
este criterio obliga, no sólo a dimensionar correctamente la
superficie de captación, ángulo de inclinación, etc.; sino también a
establecer unas pautas de actuación óptimas del sistema mediante
elementos de regulación automática.
1 Memoria Descriptiva 17
II. Consumir prioritariamente la energía solar: el sistema debe incluir
los elementos necesarios para dar absoluta prioridad a la energía
calorífica que proviene de la fuente gratuita –el sol, a efectos de este
proyecto-. El papel activo del sistema de energía auxiliar quedará
reducido a los momentos en que la solar sea insuficiente.
III. Asegurar la correcta complementariedad entre energía solar y
convencional: consecuencia de la anterior; esta tercera norma se
materializa en la práctica en la exigencia de producir la energía de
apoyo en un acumulador independiente del sistema de
acumulación solar, generalmente bastante más pequeño que el
principal.
IV. No mezclar agua calentada por distintas fuentes de energía:
principio que, en la realidad, obliga a dotar al sistema de
producción solar de los mecanismos y elementos de diseño
necesarios para impedir que el agua caliente que provenga del
sistema auxiliar, invada el almacenamiento solar –aspectos
relacionados con la recirculación en el retorno, efectos
termosifónicos no deseados, etc.-
1 Memoria Descriptiva 18
1.5 Memoria Técnica
A continuación se abordan los siguientes puntos: el análisis necesidades
energéticas a satisfacer, la disponibilidad de recurso solar y las posibilidades
tecnológicas actuales.
Así mismo se adoptan las soluciones óptimas como resultado de evaluar el
compromiso entre: calidad –fiabilidad-, coste -rentabilidad económica- y
marco legal.
1.5.1 Datos de partida
El punto de partida en un proyecto de energía solar es siempre el conjunto
de datos climatológicos, geográficos y de temperaturas de red propios del
emplazamiento. Tales son:
• Arganda del Rey (Madrid). Latitud: 40’3 º Norte. Instalaciones
ubicadas en esta localización (zona IV) quedan obligadas por el
CTE a presentar una contribución solar mínima del 70%.
Figura 8 Mapa de Zonas según Radiación
1 Memoria Descriptiva 19
• Clima: existen numerosas bases de datos que ofrecen estadísticas
de los valores medios mensuales, especialmente para las
capitales de provincia. Se ha optado por el empleo de los datos
de CENSOLAR.
• Nubosidad: una zona con exceso de nubosidad ve reducida la
radiación recibida sobre la superficie. Este y otros factores
climatológicos del emplazamiento se han consultado con el
Excmo. Ayto. de Arganda del Rey.
• Altura: hay una diferencia menor de 200 m de altura con
respecto a Madrid (667m). Ello repercute en correcciones a las
estadísticas de la temperatura de red.
• Radiación y temperatura ambiente: datos de las bases de
CENSOLAR. Se han contrastado con otras fuentes nacionales e
internacionales (METEONORM, NASA).
• Estadísticas de temperatura de red de agua fría: actualmente se
consideran tres fuentes principales para esta información en
España: CENSOLAR, la norma UNE 94002, y el Instituto
Nacional de Estadística (INE). A efectos de cálculo en el presente
proyecto se considerarán las de la norma por ser las más
recientes.
1 Memoria Descriptiva 20
Los datos de todas estas fuentes son referidos a las capitales de provincia.
Tanto en temperaturas ambiente y red de distribución, como en los niveles
de radiación, se considerarán las propias de la capital, por ser escasa la
variación.
Para las temperaturas de la red de agua la norma establece unas
correcciones por diferencias de altura con respecto a la capital. A efectos de
cálculo global, los resultados de esta corrección, tras ser evaluados, no se
tendrán en cuenta por ser despreciables frente a las temperaturas. (del orden
del 3%). Estas correcciones son, además, mucho menores que la propia
divergencia entre las fuentes estadísticas mencionadas.
Los datos empleados se adjuntan en el anexo Tablas.
Figura 9 Mapa de Radiación con base de Datos Meteonorm
1 Memoria Descriptiva 21
1.5.2 Características Constructivas del hospital
1.5.2.1 Instalaciones
Para la estimación del consumo se han tenido en cuenta las siguientes
características funcionales del edificio:
• 180 camas
• Viviendas y habitaciones para guardias.
• Cafetería
• Gimnasio
• Duchas colectivas
1 Memoria Descriptiva 22
Las cantidades consideradas se presentan en la tabla del apartado 1.3.5.1.1,
volúmenes de consumo.
1 Memoria Descriptiva 23
1.5.2.2 Sala de máquinas
La sala seleccionada para la ubicación de acumuladores, calderas y otros
equipos se muestra en la figura anterior. Se sitúa bajo la zona concretada
para la ubicación de colectores.
1.5.2.3 Altura entre plantas
La altura entre plantas es de 4 m, con 0.5 m de forjado.
1.5.2.4 Edificios adyacentes
No se prevén construcciones en las inmediaciones del hospital.
1 Memoria Descriptiva 24
1.5.3 Hoja de carga: necesidades energéticas
Este punto resulta de vital importancia para el correcto dimensionado de
la instalación, puesto que una mala estimación de las necesidades provocará
con toda seguridad un mal diseño de la instalación.
Se tratará por tanto de alcanzar el equilibrio idóneo entre la mayor
sustitución de energía convencional posible –atendiendo al mismo tiempo a
los indicadores de viabilidad económica- y el control de la sobreproducción
en los meses de alta irradiación, de la que podría derivarse evaporación del
fluido caloportador en el primario, y daños en algún componente del sistema
a consecuencia del incremento de presión.
1.5.3.1 Caracterización de la demanda
El conocimiento de la distribución temporal del consumo es importante
para el diseño de la instalación y el dimensionado de equipos.
1.5.3.1.1 Volúmenes de consumo
Dado que el edificio destino de la instalación es de nueva construcción, no
se dispone de información estadística de consumo real en el emplazamiento,
por lo que estimará en función de las características del hospital y datos
proporcionados por el promotor, en atención a las recomendaciones del CTE
y otros criterios de buenas prácticas consultados.
1 Memoria Descriptiva 25
La siguiente tabla refleja los valores del consumo de ACS en el hospital. La
demanda típica en instalaciones hospitalarias está caracterizada
estadísticamente por el CTE, a una temperatura de referencia de 60º C, según
la siguiente tabla:
Como se explicará en el apartado “Subsistema de Almacenamiento”, la
acumulación, y en consecuencia el consumo en nuestro sistema se diseñará
para ser efectuados a temperaturas cercanas a los 50º C. Esto requiere la
aplicación de una corrección establecida por el propio código.
Número (ud) Consumo (l/ud-día) a
50º Suma (l/día) Camas 180 70 12600 Duchas Personal 40 19 760 Cafetería (almuerzos) 200 1,3 260 Gimnasio 40 25 1000 Viviendas 2 34 68 Administrativos 15 4 60 Dormitorios Guardias 12 34 408 TOTAL --> 15156
1 Memoria Descriptiva 26
El origen de los consumos y las cifras de volumen total, quedan reflejados
en la tabla anterior. El tamaño relativo de cada uno de estos focos de
consumos se representa en el gráfico de sectores siguiente, en el que se
destaca que el bruto del consumo (83%) procede de los litros asignados a
cada cama.
Además de las cantidades consideradas anteriormente se tendrá en cuenta
un 5% de pérdidas energéticas típicas, debidas al circuito de retorno del
consumo (concepto que se analizará en detalle posteriormente)
Por simplicidad en los cálculos y explicaciones, se ha optado por
repercutir todo el consumo en litros por cama. De este modo, se adoptará
como variable de consumo de ACS, a la temperatura de 50º, 88 litros/cama-
día.
Procedencia del Consumo
83%
5%2%
7%
3%
CamasDuchas PersonalCafetería (almuerzos)GimnasioViviendasAdministrativosDormitorios Guardias
1 Memoria Descriptiva 27
Estos 88 litros/cama-día suponen el consumo unitario, que multiplicado
por las 180 camas que contempla el proyecto suponen un consumo diario de
15840 litros de ACS al día.
1.5.3.1.2 Perfiles de consumo
Mediante análisis de la morfología del consumo en instalaciones similares,
se ha caracterizado la demanda de ACS hora a hora, y con ella la demanda
acumulada en cada hora. Se presentan los resultados de este estudio en las
siguientes gráficas, que tienen carácter meramente orientativo, pero que
serán de gran utilidad a la hora de tener en cuenta los requerimientos de
potencia en la instalación auxiliar, puesto que será ésta quien cubra a los
picos de consumo que se pueden producir especialmente en las primeras
horas del día y en las horas cercanas al servicio de cena, como se puede
observar en dichas figuras.
En la primera se representa el consumo hora a hora previsto, como
porcentaje del consumo total de la instalación (15840 litros de ACS, que no
incluyen el resto de demanda de agua fría, que proviene directamente de la
red).
1 Memoria Descriptiva 28
Perfil de consumo
0,0%1,0%2,0%3,0%4,0%5,0%6,0%7,0%8,0%
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
hora
%/h
La segunda muestra la evolución del consumo acumulado cada hora.
Perfil de consumo acumulado
0,0%10,0%20,0%30,0%40,0%50,0%60,0%70,0%80,0%90,0%
100,0%
1 4 7 10 13 16 19 22
hora
%/h
1 Memoria Descriptiva 29
1.5.4 Estudio energético de la instalación
Para la evaluación energética se han empleado en paralelo los dos
métodos de cálculo más extensamente empleados en el campo de la ST BT.
Uno de ellos es el recomendado por el PCT del IDAE, denominado “método
de las curvas F” o “F-Chart”. El segundo es el empleado por el CENSOLAR.
El primero de ellos se fundamenta en correlaciones basadas en parámetros
adimensionales, que acaban arrojando un valor de aprovechamiento de la
energía solar mes a mes, y con ello se obtiene la cobertura solar anual.
El segundo simplifica los cálculos de evaluación de irradiación solar sobre
superficie inclinada; y toma como hipótesis que la energía bruta generada
por la superficie de captación sea igual a la energía total demandada al año.
Obviamente, la forma de las curvas que determinan estas variables
energéticas no coincidirán en la mayoría de los meses (la aportación solar
será inferior a la demanda en invierno, y superior en verano). Pero la
experimentación ha demostrado que este método es eficiente.
El hecho de haber empleado dos métodos se debe a la utilidad que ello
tiene en la toma de decisiones técnicas. Uno de los métodos –CENSOLAR- es
más conservador, y genera unas curvas energéticas anuales más desiguales
entre sí (la demanda energética difiere de la producción). El otro, F-chart,
proporciona unas curvas que describen un mayor aprovechamiento solar.
1 Memoria Descriptiva 30
A efectos de la producción energética de la instalación tomaremos los
resultados arrojados por el método recomendado por el IDAE, ya que se
tiene intención de solicitar ayudas de la línea de financiación del Instituto de
Crédito Oficial, en coordinación con el IDAE para este tipo de proyectos, y
para ello es necesario ajustarse lo máximo posible a las especificaciones del
PCT de este Instituto.
Sin embargo, analizaremos a la vez los resultados obtenidos por el método
del CENSOLAR, para tomar cuenta de posibles amenazas al buen
funcionamiento de la instalación; tales como picos de sobreproducción, muy
bajos rendimientos en los meses de invierno, etc.
Ambos métodos tienen en común que toman como dato la geometría
solar, las variables climatológicas y de temperatura de red. También ambos
métodos proporcionan el valor de Cobertura Solar de la instalación, que
representa el porcentaje de energía anual que cubre la instalación solar,
frente a la demanda total.
Si bien la diferencia básica reside en el algoritmo de cálculo, a efectos
prácticos, la mayor diferenciación se encuentra en la salida proporcionada: el
método de curvas F toma la superficie colectora como dato, y calcula para
ella el factor de cobertura solar; el método de CENSOLAR arroja una
superficie indicativa, y el usuario ha de introducir el número de paneles a
1 Memoria Descriptiva 31
instalar, con lo que se produce una nueva iteración en el cálculo. Ese número
de paneles introducido proporciona un valor de cobertura solar.
Una explicación detallada de los algoritmos de cada uno de los métodos
mencionados se expone en el documento 2 dedicado a Cálculos
A continuación se presentan los resultados obtenidos con ambos métodos
para un número de 108 colectores, modelo SOL 25 PLUS del fabricante
alemán STIEBEN ELTRON, comercializados en España por Salvador Escoda,
S.A., cuya elección se justifica en el Anexo: Optimización del subconjunto de
captación.
. El número de colectores es el resultado varias iteraciones, considerando
el cumplimiento de la normativa, la máxima captación solar, y el máximo
beneficio económico.
Una justificación extensa de este proceso de optimización se hace en el
anexo: Optimización del campo de colectores.
El de CENSOLAR se ha empleado como entrada de datos común para
ambos métodos.
1 Memoria Descriptiva 32
.:: CÁLCULOS SOLARES MÉTODO CENSOLAR0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
DATOS DE PARTIDA MESdias / mes %ocup
consumo mensual en
m^3
Tº red (tabla)
Salto térmico
Necesidad energética mensual en
termias
Necesidad energética mensual en
MJ
Necesidad energética diaria en MJ
H [MJ] (tablas)
H (corregida)
k (alfa, Latitud) E (MJ)
nº hrs Sol útiles
(tablas)I (W/m2)
Latitud 40,3 ENE 31 100% 491,0 8 40 19641,6 82180,5 2651,0 6,7 6,70 1,41 8,88 8 308,3Inclinación 50 FEB 28 100% 443,5 8 40 17740,8 74227,5 2651,0 10,6 10,60 1,28 12,75 9 393,6
Corrección H 1 MAR 31 100% 491,0 10 38 18659,5 78071,4 2518,4 13,6 13,60 1,13 14,45 9 445,9Número camas 180 ABR 30 100% 475,2 12 36 17107,2 71576,5 2385,9 18,8 18,80 0,98 17,32 9,5 506,4
Litros/día usuario 88 MAY 31 100% 491,0 14 34 16695,4 69853,4 2253,3 20,9 20,90 0,87 17,09 9,5 499,8Área Colector 2,5 JUN 30 100% 475,2 17 31 14731,2 61635,3 2054,5 23,5 23,50 0,83 18,33 9,5 536,1
b 0,78 JUL 31 100% 491,0 20 28 13749,1 57526,3 1855,7 26 26,00 0,87 21,26 9,5 621,7m 3,135 AGO 31 100% 491,0 19 29 14240,2 59580,8 1922,0 23,1 23,10 0,99 21,50 9,5 628,6tm 48 SEP 30 100% 475,2 17 31 14731,2 61635,3 2054,5 16,9 16,90 1,18 18,75 9 578,6
OCT 31 100% 491,0 13 35 17186,4 71907,9 2319,6 11,4 11,40 1,39 14,90 9 459,7NOV 30 100% 475,2 10 38 18057,6 75553,0 2518,4 7,5 7,50 1,54 10,86 8 377,0DIC 31 100% 491,0 8 40 19641,6 82180,5 2651,0 5,9 5,90 1,52 8,43 7,5 312,2
suma anual--> 845928,5 MJ234980,1 kWh
14 15 16 17 18 19 20 21 22
tºamb (tablas)
100*m(45-tºamb)/I eta(%)
Aportac solar por m2 (MJ)
Energía neta
disponible el día por m2
(MJ)
Energía neta disponible al mes por m2
(MJ)
Energía Solar total (MJ)
Energía Solar Útil (MJ)
% de generación
solar
Fracción Solar
Déficit energético
(MJ)
6 42,70 30,62 2,72 2,31 71,6 19343,3 19343,3 23,54% 23,54% 62837,28 31,86 41,46 5,29 4,49 125,9 33982,1 33982,1 45,78% 45,78% 40245,411 26,02 47,30 6,83 5,81 180,1 48617,0 48617,0 62,27% 62,27% 29454,413 21,67 51,65 8,95 7,60 228,1 61588,9 61588,9 86,05% 86,05% 9987,618 18,82 54,50 9,32 7,92 245,5 66274,1 66274,1 94,88% 94,88% 3579,323 14,62 58,70 10,76 9,15 274,4 74100,3 61635,3 120,22% 100,00% 0,028 10,08 63,24 13,45 11,43 354,3 95658,3 57526,3 166,29% 100,00% 0,026 10,97 62,35 13,40 11,39 353,2 95353,7 59580,8 160,04% 100,00% 0,021 14,63 58,69 11,00 9,35 280,5 75746,6 61635,3 122,89% 100,00% 0,015 22,50 50,82 7,57 6,43 199,4 53851,4 53851,4 74,89% 74,89% 18056,511 30,77 42,55 4,62 3,93 117,8 31806,6 31806,6 42,10% 42,10% 43746,47 41,17 32,15 2,71 2,30 71,4 19282,9 19282,9 23,46% 23,46% 62897,5
2502,24 675605,3 575124,2 aporte solar= 68,0% 270804,3con f-chart= 74,6%
m2 superf colect 338,07num colec 135,23colec R 108,00m2 s R 270,00
1 Memoria Descriptiva 33
.:: CÁLCULOS SOLARES con método F-CHART
DATOS DE PARTIDA MES dias / mes %ocupconsumo
mensual en m^3
Tº red (tabla)
Salto térmico
Carga Caloríf ica Mensual [J]
H [MJ] (tablas)
H (corregida)
k (alfa, Latitud) E (MJ) R1 (kJ/m2)
Energía mensual absorbida por el
captador (J)Latitud 40,3 ENE 31 100% 491,0 8 40 82.239.379.200,00 6,7 6,70 1,41 8,88 8880,2 52873330551
Inclinación 50 FEB 28 100% 443,5 8 40 74.280.729.600,00 10,6 10,60 1,28 12,75 12753,9 68589071696Corrección H 1 MAR 31 100% 491,0 10 38 78.127.410.240,00 13,6 13,60 1,13 14,45 14445,9 86012209581
Número camas 180 ABR 30 100% 475,2 12 36 71.627.846.400,00 18,8 18,80 0,98 17,32 17318,6 99789819817Litros/día usuario 88 MAY 31 100% 491,0 14 34 69.903.472.320,00 20,9 20,90 0,87 17,09 17092,0 1,01767E+11
Área Colector 2,5 JUN 30 100% 475,2 17 31 61.679.534.400,00 23,5 23,50 0,83 18,33 18334,7 1,05645E+11b 0,78 JUL 31 100% 491,0 20 28 57.567.565.440,00 26 26,00 0,87 21,26 21262,8 1,266E+11m 3,135 AGO 31 100% 491,0 19 29 59.623.549.920,00 23,1 23,10 0,99 21,50 21496,9 1,27994E+11tm 48 SEP 30 100% 475,2 17 31 61.679.534.400,00 16,9 16,90 1,18 18,75 18745,5 1,08012E+11
OCT 31 100% 491,0 13 35 71.959.456.800,00 11,4 11,40 1,39 14,90 14895,2 88687498244NOV 30 100% 475,2 10 38 75.607.171.200,00 7,5 7,50 1,54 10,86 10857,0 62558207712DIC 31 100% 491,0 8 40 82.239.379.200,00 5,9 5,90 1,52 8,43 8429,9 50192445049
846535029120,0
D1 tºamb (tablas) K1 K2 Energía mensual perdida
por el captador D2 f util f total Energía útil captada cada mes [J]
Energía total captada cada mes [J]
Radiación Incidente MJ
0,64 6 1,0372 0,9064 190.320.991.003,18 2,31 0,425 0,425 34.970.117.092,00 34.970.117.092,00 79071,40,92 8 1,0372 0,8757 162.540.986.288,83 2,19 0,625 0,625 46.393.820.267,09 46.393.820.267,09 102574,11,10 11 1,0372 0,9137 181.653.790.943,41 2,33 0,723 0,723 56.500.955.073,03 56.500.955.073,03 128630,21,39 13 1,0372 0,9701 182.452.199.462,39 2,55 0,862 0,862 61.764.150.011,57 61.764.150.011,57 149234,41,46 18 1,0372 0,9820 179.866.739.384,70 2,57 0,890 0,890 62.199.486.261,33 62.199.486.261,33 152191,71,71 23 1,0372 1,0455 174.021.351.382,97 2,82 0,983 0,983 60.611.961.694,81 60.611.961.694,81 157990,52,20 28 1,0372 1,1178 179.777.386.806,76 3,12 1,000 1,121 57.567.565.440,00 64.549.249.614,63 189329,42,15 26 1,0372 1,0981 181.519.762.076,51 3,04 1,000 1,111 59.623.549.920,00 66.265.897.924,03 191413,51,75 21 1,0372 1,0777 184.051.898.841,56 2,98 0,988 0,988 60.949.593.178,08 60.949.593.178,08 161530,21,23 15 1,0372 0,9838 186.791.564.174,72 2,60 0,780 0,780 56.107.561.145,78 56.107.561.145,78 132631,00,83 11 1,0372 0,9137 175.793.991.235,56 2,33 0,554 0,554 41.920.783.843,48 41.920.783.843,48 93555,00,61 7 1,0372 0,8912 185.138.541.482,91 2,25 0,404 0,404 33.260.995.011,90 33.260.995.011,90 75062,2
631.870.538.939,08 645.494.571.117,74 1.613.213,55
Cobertura Solar Anual 74,64% Rendimiento anual 39,17%
1 Memoria Descriptiva 34
Gráficamente, el comportamiento energético mes a mes de la instalación
se presenta a continuación para ambos métodos:
Curva obtenida mediante método CENSOLAR:
Curva obtenida con F-Chart:
0,0
20000,0
40000,0
60000,0
80000,0
100000,0
120000,0
EN
E
FEB
MA
R
AB
R
MA
Y
JUN
JUL
AG
O
SE
P
OC
T
NO
V
DIC
MJNecesidad energéticamensual en MJ
Energía Solar total(MJ)
0,0E+001,0E+102,0E+10
3,0E+104,0E+105,0E+106,0E+10
7,0E+108,0E+109,0E+10
ENE
FEB
MA
R
ABR
MA
Y
JUN
JUL
AG
O
SEP
OC
T
NO
V
DIC
J
Necesidadesenergéticas JAporte Solar J
1 Memoria Descriptiva 35
Nótese que los valores de demanda térmica son iguales aunque las
unidades empleadas por cada método sean MJ y J respectivamente.
El perfil de aporte solar de cada gráfica corrobora lo comentado
anteriormente acerca de cada método: el método de las curvas F considera
una curva de aporte más favorable a la energía ST BT en la medida que se
ajusta más al perfil de consumo –colas más altas en invierno, bajos excesos de
producción en verano-; mientras que el método de cálculo propuesto por
CENSOLAR predice peor aporte en invierno y una mayor sobreproducción
en verano.
Se tendrán en cuenta los problemas que arroja el método de CENSOLAR,
y se considerará el aporte proporcionado por F-Chart, puesto que es el
método aconsejado por el organismo encargado de conceder o denegar
ayudas a la instalación.
1 Memoria Descriptiva 36
1.5.5 Descripción de la Instalación Solar
En los apartados siguientes se pretende definir el sistema propuesto,
partiendo del análisis energético anterior, analizando las opciones
disponibles y justificando las soluciones adoptadas.
A efectos descriptivos, el sistema queda dividido en: un subconjunto de
captación, que comprende el campo de colectores; un subconjunto de
termotransferencia, en el que se incluyen el trazado de conductos, el grupo
de presión, el fluido caloportador y el intercambiador, además de otros
accesorios; un subconjunto de almacenamiento consistente en un grupo de
acumuladores; un subconjunto de regulación, que controla las actuaciones de
válvulas y bombas del circuito; y el subconjunto de apoyo que define el
grupo de energía auxiliar.
1.5.5.1 Subconjunto de Captación
Compuesto por el campo de colectores y sus estructuras soporte, es un
aspecto clave en la definición del sistema completo toda vez que supone el
nexo entre el foco térmico del sistema –Sol- y el efecto deseado –ACS-. Su
diseño óptimo es uno de los aspectos de mayor relevancia en el proyecto,
tanto a efectos energéticos como económicos. Por ello la descripción de este
subconjunto será realizada a mayor grado de detalle que la del resto de
elementos de la instalación.
1 Memoria Descriptiva 37
1.5.5.1.1 Campo de Colectores
El mercado actual ofrece una gran variedad de tecnologías de captación
térmica, dentro de las cuales existen innumerables fabricantes y modelos,
cada uno de ellos recomendable para determinados tipos de configuración. A
continuación se mencionan esas alternativas y se justifican las elecciones
tomadas en este proyecto.
1.5.5.1.1.1 Tipo
El colector es el componente de la instalación expuesto al sol. Por tanto es
el que recibe el flujo energético en forma de radiación, que gracias al efecto
invernadero y los procesos de transmisión de calor –conducción, convección
y radiación- es transformada de manera eficiente en energía calorífica en un
fluido. Pero este proceso conlleva inevitablemente unas pérdidas térmicas.
Las distintas formas de gestionar tecnológicamente esas pérdidas y
priorizarlas en función de la finalidad energética del sistema, conducen a las
distintas tecnologías de captación.
Así, encontramos en el mercado dos tipologías básicas de colectores:
- Colectores de placa plana: consisten básicamente en un
paralelepípedo cuyo espesor es mucho menor que las otras dos
dimensiones. Consta de una placa metálica expuesta a la radiación,
encargada de convertir la energía electromagnética en térmica, con
1 Memoria Descriptiva 38
unos conductos embebidos en ella por donde circulará el fluido
caloportador; material aislante; y dependiendo del uso, una
cubierta transparente, dos, o ninguna. Diversas configuraciones y
soluciones técnicas son llevadas a cabo por fabricantes a fin de
reducir las pérdidas térmicas – evacuación de aire entre vidrio y
absorbedor, nuevos materiales, tubos de vacío, etc. -
- Colectores de vacío: sin entrar en las distintas opciones dentro de
este tipo de captador, -de flujo directo o con tubo de calor- éstos
colectores se caracterizan por ser tecnológicamente más avanzados.
Se componen de tubos de vidrio en los que se ha practicado el
vacío, lo que contribuye de manera excepcional a la reducción de
pérdidas térmicas, mejorando el rendimiento aún en condiciones
desfavorables en las que sólo se dispone de radiación difusa. Su
mayor inconveniente es el elevado coste, justificado cuando las
Figura 10 Captador Placa Plana
1 Memoria Descriptiva 39
condiciones climatológicas son desfavorables y los requerimientos
térmicos elevados.
El presente proyecto se llevará a cabo empleando la primera de las formas
de captación mencionadas, puesto que las necesidades térmicas de la
instalación no justifican el uso de colectores de vacío.
El motivo de esta decisión se entiende si analizamos los comportamientos
de las tecnologías descritas en función de las condiciones climatológicas a las
que van a estar expuestas en el emplazamiento del proyecto:
En la figura 11 se apercia cómo el rendimiento de los distintos modelos de
colectores – en ordenadas - cae a medida que crece el valor de abscisas, que
en la expresión del rendimiento del colector es el cociente entre el salto
Figura 11 Rendimientos para distintas tecnologías de captación
1 Memoria Descriptiva 40
térmico entre colector y ambiente, esto es, la diferencia entre la temperatura
característica del colector (en Europa, normalmente representada por la
temperatura media del fluido en el captador: (te + ts)/2) y la temperatura
media mensual de ambiente.
La aplicación a que se destinan los captadores en este proyecto tiende –por
la climatología de la ubicación- a las zonas bajas del eje de abscisas, donde la
ventaja de la tecnología de vacío es menos evidente.
Por otro lado, la justificación económica de esta decisión se apoya en el
estudio realizado en el Anexo C, en el que se evalúa el coste del campo de
colectores, para distintos modelos de colector evaluados, entre los que se han
considerado ambas tecnologías. Se recomienda la lectura de dicho estudio
previa al análisis de los siguientes puntos.
Por todo ello, los captadores empleados en este proyecto serán planos con
una sóla cubierta.
1.5.5.1.1.2 Modelo
Una buena elección del modelo de captador es esencial para el máximo
aprovechamiento de la energía solar en la instalación, que es lo que se
pretende. Para ello se ha llevado a cabo un estudio del producto en el
mercado actual analizando varios fabricantes y una cantidad total de treinta
y cuatro propuestas diferentes.
1 Memoria Descriptiva 41
Se han evaluado las prestaciones anuales de un campo de colectores que
proporcionase un volumen energético anual igual al total de la demanda del
Hospital. La calidad de cada modelo favorece que esa distribución anual se
ajuste en mayor medida a la curva de demanda, por lo que se aumenta la
Cobertura Solar de la instalación. Por ello se ha tomado en cuenta este
parámetro (CS en %) para caracterizar las prestaciones.
Por otro lado se incluye el coste total (en €) del campo de colectores
necesario para cumplir el punto anterior, y la superficie total que supone,
puesto que los modelos difieren entre sí en superficie útil de captación (Su en
m2).
Los resultados y conclusiones de tal estudio se presentan en el dicho
Anexo C.
En base a las conclusiones del estudio se ha optado por el modelo de
captador SOL 25 plus, con superficie selectiva que le proporciona un elevado
rendimiento. Está fabricado por la firma STIEBEN ELTRON, y es
comercializado en España por Salvador Escoda, S.A.
Su contraseña de homologación por el ministerio de industria es la NPS-
6604, y habiéndose realizado los ensayos de certificación en los laboratorios
del CENER, única entidad acreditada en España junto con el INTA.
1 Memoria Descriptiva 42
Todos los captadores han de ser exactamente iguales dentro de un mismo
trazado hidráulico.
Las características básicas de este modelo se presentan en la tabla de la
página siguiente,, proporcionada por el distribuidor. Se ha de prestar
especial atención a los parámetros de la curva de rendimiento de este
colector, con un elevado rendimiento óptico (78%) y un coeficiente de
pérdidas excelente en comparación con el resto de captadores planos del
mercado (3,135 W/m2K).
1 Memoria Descriptiva 43
Una descripción más detallada se da en el Anexo D (Catálogos).
1.5.5.1.1.3
1 Memoria Descriptiva 44
1.5.5.1.1.4 Orientación, Inclinación, Sombreamientos yPérdidas
La orientación del campo de colectores –azimut o α- ha de ser lo más
cercana a los 0º Sur como permitan las características arquitectónicas de la
instalación. En ese sentido no existe limitación en escoger una orientación de
–3º sur, bastante cercana al Sur teórico, que supone una variación
prácticamente nula con respecto al mismo. <ver anexo: ... optimización de la
captación>
Se podría configurar el campo con una orientación nula exacta –esto es,
perfectamente orientada al Sur geométrico, que difiere del magnético en 3º-
pero se prefiere trazar el diseño de las baterías y conducciones de forma
paralela a las líneas principales de la edificación, en aras de una mejora en lo
que a integración arquitectónica se refiere.
La inclinación de la superficie de captación será 50º, es decir,
prácticamente 10º por encima de la latitud del emplazamiento –40,3º- que es
Figura 12 Azimut e Inclinación
1 Memoria Descriptiva 45
lo recomendado por fabricantes y criterios de buenas prácticas para
favorecer la captación en el invierno. Se realiza un estudio más detallado del
impacto de la inclinación en la captación en el Anexo C.
En la figura 13 representamos un ábaco de pérdidas en función de la
inclinación escogida y la orientación al sur –ángulo azimut- de los paneles. A
simple vista se percibe cómo la captación en ST BT es poco sensible a
modificaciones en estos parámetros dentro de un determinado rango de
máxima captación –zona amarilla.
El diseño arquitectónico del edificio nos permite elegir una ubicación del
campo de baterías de colectores tal que no se acuse ningún tipo de pérdidas
por sombreamientos a causa de otras edificaciones anexas, árboles de altura
elevada u otros elementos arquitectónicos propios al Hospital. De este modo
Figura 13Evaluación de pérdidas por Inclinación y Orientación
1 Memoria Descriptiva 46
un perfil de pérdidas por sombreamiento como el representado en la figura
14, llevado a cabo con el contorno del hospital arroja un 0% de pérdidas de
este tipo.
Por otro lado, las filas de colectores se dispondrán de manera que las
primeras no proyecten sombras sobre las siguientes al mediodía solar el día
más desfavorable del año. Este día es el 21 de Diciembre. La altura solar
(ángulo que forma el rayo de sol con el horizonte) a las 12 horas solares ese
día, se calcula mediante la siguiente expresión:
ho = 90º-latitud(lugar) -declinación(día)
que en el caso de la presente instalación resulta ser 26,2º. Tomaremos 26
para el cálculo de separación entre filas, que consistirá en hacer cumplir el
criterio antes enunciado mediante la expresión:
Figura 14 Evaluación de pérdidas por sombreamientos
1 Memoria Descriptiva 47
( ) ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=+= αα cos
tan·21
ohsenlddd
siendo d la separación entre filas, y el resto de variables las representadas
en la figura 15.
Realizando estos cálculos obtenemos una separación mínima necesaria de
3.6 m entre el final de una estructura y el principio de la siguiente (d1), o lo
que es igual, 5 metros de separación entre filas (d).
Todas estas consideraciones relativas al emplazamiento y la disposición de
las baterías de colectores, hacen que las pérdidas con respecto a la mejor
configuración posible sean prácticamente nulas, y las existentes, se den por
inclinación como efecto deseado, para mitigar la sobreproducción de los
meses estivales, que puede ser perjudicial para el sistema.
1.5.5.1.1.5 Número, disposición e interconexionado.
Figura 15 Separación entre filas
1 Memoria Descriptiva 48
A través de los métodos de cálculo antes expuestos, y el estudio llevado
acabo en el Anexo C se opta por la instalación de 108 captadores.
Dicho estudio toma en cuenta la influencia del número de colectores en el
compromiso entre ahorro energético e idoneidad económica de la instalación.
Además en esta decisión entra en juego el marco legal, en lo que al CTE se
refiere, además de la atención que prestaremos a ordenanzas solares, PCT del
IDAE, y otros criterios de buenas prácticas.
Una peculiaridad del modelo escogido es que sólo dispone de dos
conexiones: entrada y salida del fluido. Dado que se quiere alcanzar una
temperatura cercana a los 50º, y asegurar que la acumulación no sea menor
que esa temperatura por prevención de la Legionelosis, optamos por una
configuración del campo en serie-paralelo, o semiparalelo.
Figura 17 Baterías de 3 Colectores, Interconexión en serie Paralelo
Figura 16 Detalle de conexión en serie para el modelo seleccionado
1 Memoria Descriptiva 49
Esta configuración, en colectores de 4 tomas podría llevarnos a grandes
aumentos de temperatura. Sin embargo, las características técnicas del SOL
25 plus hacen que esta configuración sea la idónea, según recomendaciones
específicas del distribuidor para esta instalación. La figura siguiente
representa un campo de 6 colectores SOL 25 plus(1), formado por 3 grupos
en paralelo de dos colectores en serie cada una. En trazo continuo las
conducciones calientes, y discontinuo de trazos largos la entrada de agua
fría.
La batería de colectores de la instalación objeto de este proyecto, estará
compuesta por 36 grupos de 3 colectores en serie interconectados entre sí en
paralelo, en 4 filas de 9 baterías cada una (27 colectores por fila).
Se ha de asumir un ligero decremento en el rendimiento con respecto
colectores individuales en paralelo, puesto que la entrada del fluido en el
segundo y tercer captador se efectúa a mayor temperatura que la propia de la
red.
Sin embargo, esta configuración se hace necesaria para el empleo de este
modelo de captador, ya que otra de sus características es el bajo volumen de
caloportador que contienen (1,35 litros /captador) , lo que provoca que el
volumen total e fluido en el campo de colectores sea menor que el contenido
en las conducciones del primario. Según recomendaciones del fabricante y
otros pliegos de especificaciones técnicas, es aconsejable la unión en serie de
1 Memoria Descriptiva 50
varios elementos para compensar este efecto, no generado con el uso de otros
modelos de captador.
De esta manera la configuración del campo de colectores queda
representada por la figura 18.
Ha de prestarse especial atención al trazado hidráulico de conexión de los
colectores. Una mala conexión podría generar desequilibrios hidráulicos,
afectando negativamente al rendimiento de la instalación. Para evitarlo, se ha
tenido en cuenta una disposición idéntica de captadores y grupos por filas, y
se ha diseñado el trazado de conducciones de acuerdo al principio de retorno
invertido. Este concepto, ejemplificado en la figura 19, permite diseñar el
trazado hidráulico de manera que haya igualdad de pérdidas de carga por
Figura 18 Esquema superficie de captación
1 Memoria Descriptiva 51
cada una de las filas, y por extensión por cada grupo de colectores, evitando
la existencia de vías preferentes para el flujo.
Por otro lado, este modelo simplifica las conexiones y permite reducir
espacio puesto que los captadores se pueden colocar juntos.
1.5.5.1.2 Actuaciones esperadas del campo de colectores
Con lo anteriormente expuesto, las condiciones de trabajo a que estará
sometida la superficie colectora son conocidas.
Se muestra a continuación el comportamiento esperado para la superficie
colectora.
1.5.5.1.2.1 Consideraciones sobre el rendimiento de captación
El mapa de rendimientos del colector se representa en la figura 20.
Ha sido obtenido a partir de la expresión del rendimiento empleada por
los laboratorios de certificación, con los parámetros de comportamiento del
Figura 19 Concepto de retorno invertido
1 Memoria Descriptiva 52
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 100500
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
Ren
dim
ient
o
Salto térmico ºCW/m2
Mapa de Rendimiento del Colector SOL 25 plus para el emplazamiento
70,00%-80,00%
60,00%-70,00%
50,00%-60,00%
40,00%-50,00%
30,00%-40,00%
20,00%-30,00%
10,00%-20,00%
0,00%-10,00%
colector, homologados por el Ministerio de Industria a través de dichos
laboratorios. Esta expresión es:
( )Itt
kI
ttk amam
ocolector
2
21−
−−
−= ηη
Donde ηo es el rendimiento óptico, y k 1 y 2 dos factores que modelan las
pérdidas térmicas del captador. I representa el nivel de radiación (W/m2), tm
la temperatura media de colectores (se asume idéntica a la de acumulación
tal y como ha determinado la experimentación), y ta la del ambiente en valor
medio mensual. La diferencia de ambas es el salto térmico de la figura.
Figura 20 Mapa de Rendimiento del Colector
1 Memoria Descriptiva 53
Con este comportamiento frente a irradiación y temperatura, la evolución
del rendimiento de captador para los datos del proyecto se muestra en la
figura 21.
Se ha tenido en cuenta un rendimiento nulo de captación cuando éste
resulta menor del 10%, a fin de reflejar un efecto radiación umbral, desde un
punto de vista conservador.
Además, se ha penalizado dicho rendimiento mediante otros factores
correctores que se detallan en el apartado de cálculos.
Así y todo, la figura muestra cómo, exceptuando Enero y Diciembre, en
los que el rendimiento de la captación será bajo (aunque no nulo), el resto del
Rendimiento del colector a lo largo del año
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
mes
rend
%
Figura 21 Rendimiento estacional
1 Memoria Descriptiva 54
año el aprovechamiento de la captación supera el 30%, alcanzado un 60% en
verano.
1.5.5.1.2.2 Consideraciones sobre temperaturas
Por otro lado, se ha considerado relevante analizar el mapa de
temperaturas del fluido caloportador a su paso por el colector elegido.
A tales efectos, se presenta en la fig. 23 la temperatura teórica de salida del
fluido frente a la temperatura de entrada, considerando distintos niveles de
radiación y temperatura.
Para el cálculo del mapa se han asumido como hipótesis:
- un comportamiento parejo entre radiación y temperatura. Esto no
es cierto en general. Sin embargo esta hipótesis se cumple para los
valores de cálculo empleados en este proyecto, es decir, valores
medios mensuales.
La relación empleada se representa en el gráfico siguiente:
Comportamiento I vs T
0,0
500,0
1000,0
1500,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
meses
W/m
2 y
ºC·5
0
I (W/m2) t(ºC)·50
Figura 22 Intensidad y Temperatura mes a mes
1 Memoria Descriptiva 55
- Dado que el coeficiente de pérdidas cuadráticas k2 es bajo, se asume
a efectos de este cálculo una expresión lineal del rendimiento con
k2=0. Esta asumpción simplifica el cálculo, pero sobrestima los
resultados.
Este mapa representa la relación de temperaturas de entrada a colectores
con la salida, en régimen estacionario, para unas condiciones teóricas, sin
tener en cuenta el efecto de disipador del equipo aerotermo.
La cota máxima eventual esperada para la instalación será el nivel de 600
W/m2 con un valor medio de temperatura ambiente de 25 grados
(estadísticamente no serán más altas).
Ts vs Te (colector)I [W/m2] T=t ambiente [ºC]
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
30,0 40,0 50,0 60,0 70,0
te ºC
ts ºC I=200 T=4I=300 T=6I=400 T=8I=500 T=20I=600 T=25
Figura 23 Comportamiento teórico de las temperaturas
1 Memoria Descriptiva 56
Ante tales condiciones se prevé que el sistema se encuentre a pleno
funcionamiento, por lo que la entrada en colectores será siempre menor de
50ºC. Sin embargo, disminuciones de consumo podrían hacer que esto no se
cumpliera.
Así y todo, en esta situación será necesaria la actuación del equipo de
disipación (aerotermos), y si fuera necesario, la actuación de válvulas de
seguridad, disminuyendo las condiciones de temperatura y presión, evitando
así la formación de vapor en el circuito primario.
El fluido caloportador escogido alcanza su punto de ebullición a los
105ºC, por lo que resultan necesarias las medidas de seguridad propuestas en
este proyecto, tal y como pone de manifiesto el mapa teórico de
temperaturas.
1.5.5.1.3 Estructura Soporte y anclajes.
La estructura de soporte y el sistema de anclaje del campo de colectores
constituyen un aspecto importante en una instalación de energía solar,
particularmente su montaje en obra.
Cada grupo de 3 colectores tendrá su propia estructura. Dicha estructura
será elaborada en taller y transportada posteriormente a la cubierta del
hospital.
1 Memoria Descriptiva 57
Los perfiles con que se construirá la estructura serán L40x4 de acero tipo
A42.
Como medida de prevención de corrosión para la estructura, se tratará,
una vez finalizada en taller, con pintura de minio y posterior pintura de
acabado. La tornillería empleada para las uniones articuladas será de acero
inoxidable, o cualquier otro material resistente a la corrosión.
Se ha considerado en el diseño, y así habrá de hacerse en el montaje, que
las dilataciones térmicas producidas en el captador no provoquen que la
estructura transmita cargas al mismo, afectando así a su integridad.
Se ha considerado que los topes de sujeción de los captadores y la propia
estructura no arroje sobra sobre éstos.
Figura 24 Estructura para tres paneles
1 Memoria Descriptiva 58
A fin de no traspasar con el anclaje la cubierta del edificio, porque podría
originar infiltraciones de agua, se construirán muretes o zapatas de
hormigón armado que garanticen la total sujeción de la batería, aun en el
caso extremo de vientos fuertes. Se construirán dos muretes para cada
estructura y serán paralelos al trazado de las tuberías.
Las dimensiones del murete de hormigón (armado con varilla metálica)
serán de 20x20 cm. Los últimos anclajes del murete se situarán como
mínimo a 25 cm del extremo del mismo. Por cada murete, se abrirán en la
parte inferior de contacto con la cubierta dos pasos para desagüe cuya
finalidad será evitar posibles estancamientos de agua.
1.5.5.1.4 Accesorios del Campo de Colectores
1.5.5.1.4.1 Eliminación de gases
Con objeto de eliminar los gases contenidos en el fluido caloportador, se
dispondrá al sistema de un purgador cada grupo de tres colectores (punto
más elevado de la instalación).
Ha de tenerse en cuenta que el conexionado provisto por el fabricante para
este modelo de captadores consta de una purga manual en cada una de las
conexiones según indica la figura 25.
Para asegurar en cualquier caso que los gases disueltos en el líquido son
evacuados al exterior por un purgador, dispondremos en cada fila, antes de
1 Memoria Descriptiva 59
la conexión de las salidas de colectores al ramal que baja al intercambiador,
de un desaireador, el cual, por medio de fuerzas inerciales separa el líquido
del gas y facilita la evacuación de éste por parte del purgador.
Por otro lado, el trazado hidráulico del campo de colectores constará con
la valvulería pertinente. En concreto, se dotará a cada grupo de colectores de
un par de válvulas de esfera, de manera que en caso de avería se pueda aislar
ese grupo cerrando sus llaves de entrada y salida, de manera que se
garantiza la facilidad de operación y la continuidad del suministro energético
aun en tareas de mantenimiento.
Figura 25 detalle de interconexión de colectores
Figura 26 Desaireador y purgador
1 Memoria Descriptiva 60
1.5.5.1.4.2 Prevención de riesgos por excesos de producción
En el apartado de análisis energéticos se vio que el método de cálculo
recomendado por CENSOLAR arrojaba unas curvas cuyo perfil simplificado
era como se muestra en la fig. 27.
En ella se aprecia con claridad el problema de la sobreproducción en los
meses centrales del año, que estima este método (el resultado para el
segundo proceso de cálculo, F-Chart , apenas contemplaba excesos).
En previsión de los daños que este efecto pudiera ocasionar
excepcionalmente, se han analizado las soluciones comerciales destinadas a
solventarlo.
Principalmente, se dota a estas instalaciones de dos soluciones técnicas,
disipadores individuales, para cada colector, o aerotermos.
Necesidad energéticamensual en MJ
Energía Solar total (MJ)
Figura 27curva de consumo frente a aporte mensual
1 Memoria Descriptiva 61
Los individuales, son pequeños intercambiadores de calor que entran en
funcionamiento por una válvula de by pass, que hace circular el flujo a través
de ellos y disipa calor por convección natura.
Los aerotermos son equipos eléctricos que evacuan el calor gracias a un
flujo de aire forzado por un ventilador eléctrico. La ventaja de estos equipos
es que facilita la instalación, y no requieren montaje individualizado para
cada colector.
El método de cálculo de CENSOLAR, que se explicaba en apartados
anteriores, arroja unos datos de sobreproducción elevada, en torno al 60% en
los meses estivales. Se comentaba que éste método presenta como
inconveniente sobreestimar el comportamiento de la instalación en verano y
reducirlo en invierno. Además, la sobreproducción es asumible, y hasta
cierto punto deseable como forma natural de elevar la temperatura del
sistema de acumulación, lo que supone un tratamiento antilegionella sin uso
de energía adicional.
Por ello, se instalará un equipo de una potencia del 30% la instalada, esto
es, 60kW, suministrado por la empresa Salvador Escoda.
Figura 28 Disipadore y Aerotermos
1 Memoria Descriptiva 62
1.5.5.2 Subconjunto de Almacenamiento
Las tecnologías asociadas a las energías renovables, en general,
encuentran un obstáculo en la intermitencia del suministro, y la no
coincidencia en el tiempo de la producción (determinista en realidad, pero
considerada como aleatoria por la complejidad de modelar los fenómenos
climatológicos) con el consumo real.
Este obstáculo se salva en ST BT dotando a la instalación de un sistema de
almacenamiento que posibilite la disponibilidad energética aún en momentos
de ausencia de producción.
Estos sistemas de almacenamiento de energía consisten normalmente en
elevar la temperatura de sustancias inertes como agua o piedras, o en
reacciones químicas reversibles, como la deshidratación de algunos
hidróxidos.
Los siguientes puntos presentan y justifican la opción escogida.
1.5.5.2.1 Tipo y material.
En el presente proyecto, y por regla general en todos aquellos de ST, el
almacenamiento se realiza de manera incuestionable mediante depósitos
acumuladores de agua. Este tipo de almacenamiento presenta como ventajas:
su facilidad de manejo, el bajo coste del fluido portador de la energía, su alta
1 Memoria Descriptiva 63
capacidad calorífica, y sobretodo su condición de ser a la vez el elemento de
consumo –específicamente para proyectos de ACS.
De entre la variedad de materiales que se emplean para la construcción de
estos depósitos –acero galvanizado, con recubrimiento anticorrosión,
vitrificado o galvanizado, acero inoxidable, fibra de vidrio- se opta por los de
acero con revestimiento epoxídico, de calidad alimentaria. Esta opción
cumple las especificaciones de durabilidad del equipo y protección frente a la
corrosión, a la vez que suponen un coste moderado frente a la opción del
acero inoxidable, de más alta calidad, aunque también de precio.
1.5.5.2.2 Características la acumulación
Dada la disminución de densidad que experimenta el agua al aumentar su
temperatura, el fluido se estratificará térmicamente dentro del depósito, de
modo que los mayores niveles térmicos se encontrarán en la parte más
elevada del depósito. Este fenómeno se vería agudizado a medida que el
depósito fuera más alto. La fig. 29 refleja esquemáticamente este
comportamiento.
Figura 29 Estratificación en el almacenamiento
1 Memoria Descriptiva 64
En la figura 30 se observa a través de un análisis termográfico realizado
por un fabricante, cómo se produciría el proceso de carga, en las tres
primeras imágenes –se entiende que la carga es térmica, estando el depósito
lleno de agua en todo momento - y de descarga, en las tres finales. Los
valores que aparecen al pie de las imágenes son meramente representativos.
1.5.5.2.3 Dimensionado de la acumulación.
El sistema de acumulación en una instalación de este tipo es
absolutamente crítico. Sin embargo es uno de los aspectos con más
incertidumbre de cara al diseño. Algunos proyectistas justifican sus
decisiones en este sentido apoyándose en herramientas de simulación.
Algunas de ellas, pese a ser muy complejas, no reflejan la totalidad de
parámetros que se ponen en juego en este proceso. Por tanto, se
fundamentarán las soluciones técnicas tomadas en este sentido en base a la
Figura 30 Análisis termográfico: estratificación en la acumulación
1 Memoria Descriptiva 65
experimentación recogida por fabricantes y entidades especializadas en ST
BT como CENSOLAR.
El volumen de acumulación elegido depende en esencia de tres factores:
− la superficie de captación,
− la demanda,
− la temperatura de utilización.
El criterio adecuado para el primer factor establece un volumen óptimo de
acumulación en torno a los 70 litros por cada m2 de captador, tal y como
muestra la figura 31 que se muestra la relación entre el aprovechamiento de
energía solar con el volumen por metro cuadrado de captador plano.
El Pliego de Condiciones Técnicas (en lo sucesivo PCT) del IDAE, y el CTE
acotan el volumen de acumulación recomendado. En concreto, el primero
habla de un volumen de acumulación próximo al volumen total del consumo
diario – en este caso 15840 l/día – y el segundo establece un mínimo de 50 y
un máximo de 180 l/m2 de captadores.
Sin embargo, atender al segundo factor –demanda- restringe estos
intervalos. Esto pasa por el análisis del desfase entre la captación y el
consumo. En la instalación hospitalaria los desfases entre ambos no serán
superiores a 24 horas puesto que el perfil de demanda es uniforme todos los
1 Memoria Descriptiva 66
días del año. Sin embargo no hay coincidencia exacta entre el intervalo de
captación y el de consumo, porque los mayores picos de demanda se
producen a horas tempranas y finales del día, en que la captación es
prácticamente nula – salvo algunos días en verano. Para estos casos el
volumen específico de acumulación estará comprendido entre los 60 y 90
l/m2.
Entidades especializadas en ST BT y fabricantes, marcan referencias como
ratios experimentales entre el volumen de acumulación, el volumen diario de
consumo y la superficie de captación.
Por último, el que se venido a llamar tercer factor es el de la temperatura
de utilización, y por tanto de acumulación, toda vez que el consumo se podrá
efectuar directamente desde la acumulación solar siempre que haya un nivel
térmico suficiente.
Figura 31 Influencia del volumen en el aprovechamiento solar
1 Memoria Descriptiva 67
Resulta evidente que para obtener agua a más temperatura hay que
utilizar un menor almacenamiento (menos pérdidas por estratificación y
menos cantidad de agua a calentar).
La elección de la temperatura de acumulación es un factor crítico en un
proyecto de energía ST BT, puesto que la demanda energética es
directamente proporcional al salto térmico entre dicha temperatura –la
deseada- y la propia de la red de distribución.
Una temperatura bastante empleada a lo largo de la trayectoria de esta
tecnología han sido los 45º, que es la temperatura a la que se suele realizar el
consumo de ACS –previo mezclado con agua fría de la red. Sin embargo la
normativa al respecto de la bacteria de la Legionella, y las recomendaciones
de fabricantes en este sentido apuntan como tendencia creciente una
elevación de la temperatura de acumulación, en torno a los 50º, incluso más.
Esto se debe a que en torno a esta temperatura la bacteria va muriendo
lentamente, y lo hace más rápido en la medida que el nivel térmico es mayor.
Así, a los 70º muere instantáneamente. Se hablará específicamente de las
soluciones tomadas al respecto en apartados posteriores. De cara a la elección
del modelo de depósito habrá de tenerse en cuenta que soporte temperaturas
mayores a los 70º debido al tratamiento térmico periódico al que se someterá
todo el circuito de agua a fin de eliminar posibles brotes bacterianos, tal y
como apunta el RD 865/2003 de prevención y control de la Legionelosis.
1 Memoria Descriptiva 68
El figura 32 establece que para una temperatura de utilización de 50º C, el
volumen de acumulación debe ser cercano a 62 litros por m2 de captador.
La solución final adoptada será una acumulación de 17500 litros,
distribuida en 4 depósitos de 4000 litros, y un depósito auxiliar de 1500 litros.
Esto supone una relación acumulación-captación de 65 l/m2, que según el
gráfico experimental anterior se corresponde con una temperatura de
acumulación ligeramente menor a 50º C.
Hay que tener en cuenta que estas correlaciones gráficas son fruto de la
experimentación, y por tanto tienen carácter orientativo. No obstante, se
considerarán finalmente 48º C como temperatura de acumulación, aunque en
algunos momentos del año la temperatura será superior a estos 48º. Esta cifra
supone un beneficio en el cálculo, frente a 50º, al disminuir el salto térmico a
cubrir. Sin embargo, puesto que la norma establece una temperatura mínima
de acumulación de 50º, de manera proactiva se opta como medida preventiva
Figura 32 Impacto del volumen en la temperatura de acumulación
1 Memoria Descriptiva 69
y compensatoria una mayor periodicidad en los tratamientos térmicos a la
acumulación.
La razón de la diferencia de tamaño entre los depósitos acumuladores de
energía solar y el llamado auxiliar reside en los principios de dimensionado
mencionados en al inicio de esta memoria. La dificultad de encontrar
depósitos comerciales separados hidráulicamente en dos, de manera que se
aísle la parte calentada con energía auxiliar, hace que se elija un depósito de
características similares a los otros, pero de menor tamaño. Si bien es cierto
que en determinados momentos se quebrantará uno de aquellos principios,
se consigue mitigar el efecto negativo reduciendo el tamaño del depósito.
Se ha estudiado la influencia del volumen en la captación, gracias a la
correlación que incorpora el volumen en el método de cálculo de las curvas
“F”. El resultado obtenido se muestra en la siguiente figura, que demuestra
cómo mayores acumulaciones permiten obtener un aumento de producción
especialmente en los meses fríos, donde resulta más conveniente, pero el
incremento conseguido implica grandes aumentos de volumen.
Atendiendo a los costes se rechaza la posibilidad de elevar el volumen
tanto como se desee. Se observa en la figura 33 que el volumen elegido en
este proyecto alcanza buenas cotas de producción frente a otros volúmenes
menores, y está ligeramente por debajo de mayores acumulaciones.
1 Memoria Descriptiva 70
Impacto de volumen acumulación en la producción útil solarsegún método de cálculo F-Chart
80009000
10000110001200013000140001500016000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
mes
term
ias
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
15000
16000
17000
18000
19000
20000
1.5.5.2.4 Conexión de los depósitos.
Un número creciente de fabricantes y entidades expertas en ST BT
recomiendan la reducción de la estratificación en el depósito como actuación
en beneficio del rendimiento de la instalación. A estos efectos, la solución que
se toma en este proyecto es el conexionado en serie de los depósitos,
estableciendo prioridades de carga y descarga en función del nivel térmico.
Esto significa que la carga se realizará con prioridad al primer acumulador
del circuito; una vez que éste haya alcanzado la temperatura fijada, se dará
paso a la carga del siguiente acumulador por orden de conexionado,
sucesivamente.
Figura 33 Sensibilidad de la producción solar al volúmen de acumulación
1 Memoria Descriptiva 71
La gestión de estas prioridades se realizará mediante válvulas de tres vías
accionadas por un servomotor, controlado a su vez por el circuito de
regulación del que se hablará en el apartado que define dicho subsistema.
De esta manera existe una estratificación térmica inevitable, pero reducida
en cada depósito. Visto de otra manera, la estratificación se lleva a cabo
mediante depósitos a distintos niveles térmicos, y no mediante distintos
niveles térmicos dentro del propio depósito. Esto se daría si se optara por la
carga y descarga de los acumuladores conectados en paralelo, con el
incremento de dificultad en el trazado hidráulico al tener que aplicar el
concepto de retorno invertido a las conexiones entre acumuladores.
En la figura 34 se muestra un fragmento del esquema de principio
simplificado de la instalación. En concreto se representa el circuito
secundario y el aporte al circuito de consumo. En azul se simbolizan los
tramos de agua de fría de red. En naranja, el agua calentado con energía
solar, y las salidas a los puntos de consumo. Por último, en rojo, el circuito
auxiliar, una conexión que llamaremos “circuito antilegionella” (del cual se
hablará posteriormente), y el circuito de retorno con los aportes a las válvulas
termostáticas previas al consumo.
Con objeto de aprovechar al máximo la energía captada y evitar pérdidas
de estratificación por mezcla de volúmenes a distintas temperaturas, la
1 Memoria Descriptiva 72
situación de las tomas para las diferentes conexiones serán las establecidas de
acuerdo a las siguientes recomendaciones:
- La conexión de entrada de agua caliente procedente del
intercambiador o de los captadores al acumulador se
realizará, preferentemente, a una altura comprendida entre
el 50% y el 75% de la altura total del mismo.
- La conexión de salida de agua fría del acumulador hacia el
intercambiador o los captadores se realizará por la parte
inferior de éste.
- La conexión de salida de agua caliente hacia el consumo, o
hacia el depósito auxiliar se realizará en la parte más alta del
colector.
Figura 34 Ejemplo de esquema de principio con varios acumuladores
1 Memoria Descriptiva 73
- La alimentación de agua de retorno de consumo al depósito
se realizará a una altura comprendida entre el 50% y el 25%
de la propia altura del depósito. Se recomienda que las
entradas de agua de retorno de consumo estén equipada con
placa deflectoras en la parte inferior, a fin de que la
velocidad residual no destruya la posible estratificación en el
acumulador.
1.5.5.2.5 Circuito de retorno
También llamado de recirculación, se trata de un ramal de conducción
cuya función es hacer circular constantemente el ACS, desde, el punto de
servicio más alejado, hasta el tanque de almacenamiento.
El motivo de esta recirculación es mantener el agua de la tubería de
distribución caliente, de manera que al abrir un grifo se pueda obtener
instantáneamente el agua a la temperatura adecuada, sin tener que esperar a
que llegue desde el acumulador, con la pérdida de agua y de tiempo que eso
supone.
Sin embargo este diseño implica unas pérdidas de calor por conducción y
convección en las tuberías, al mantener agua caliente en ellas. Tales pérdidas
se contemplan en el dimensionado del sistema solar como un incremento del
5% del consumo, dada la longitud total del circuito de ACS en el hospital.
1 Memoria Descriptiva 74
A efectos de este proyecto se llevará el conducto retorno al acumulador
auxiliar, y, en condiciones de radiación muy baja, al primer acumulador
solar, o acumulador prioritario. Esto segundo, exclusivamente en aquellos
momentos en que el sistema solar realice un aporte energético prácticamente
nulo, y la entrada del agua menos caliente del retorno al acumulador auxiliar
generaría pérdidas al romper la estratificación.
El control del destino del agua de retorno se realizará mediante una
válvula de tres vías accionada por un servomotor, y controlada por
regulación diferencial desde el centro de control.
1.5.5.2.6 Aislamiento en depósitos
Al igual que todos los elementos que se hallan a temperaturas superiores a
los 40 ºC, el acumulador debe estar dotado de un aislamiento mínimo
equivalente a 50 mm de conductividad λ=0,040 W/(m·K) a 20º C, según
Apéndice 03.1 del RITE.
1.5.5.2.7 Elección de modelos
Se ha consultado el catálogo de un amplio abanico de fabricantes (Anexo,
Optimización de la superficie colectora). Finalmente se ha optado por el
modelo MV-4000-RB de la línea MASTER EUROPA, para los 4 acumuladores
de 4000 litros. Como acumulador auxiliar se opta por el MV-1500-RB. Ambos
1 Memoria Descriptiva 75
modelos son fabricados por la empresa zaragozana Lapesa. Las
características en detalle se presentan en el anexo de catálogos.
Todos ellos son depósitos para la acumulación de ACS, construidos en
acero, con revestimiento epoxídico de calidad alimentaria.
Ambos modelos están aislados térmicamente con espuma rígida de
poliuretano inyectado en molde, libre de CFC., además de lo cual, se
aumentará el aislamiento con un forro de polipropileno acolchado, a fin de
cumplir las especificaciones de aislamiento de la normativa vigente, evitando
así pérdidas térmicas.
El sistema de intercambio térmico no va incorporado dentro del propio
acumulador, puesto que se trata de una instalación de potencia elevada, y los
Figura 35 Acumulador escogido
1 Memoria Descriptiva 76
intercambiadores internos a los acumuladores (interacumuladores)
presentan menor potencia de intercambio. Además esta opción redunda en
seguridad y comodidad en la instalación, toda vez que el intercambiador
externo será un elemento aislado, que en caso de avería se puede reparar o
sustituir sin mayores implicaciones.
Se dotará al sistema de acumulación de ánodos permanentes de Titanio,
del mismo fabricante, de cara a evitar la corrosión del material.
Su presión máxima de trabajo es de 8 bar, por encima de los 6 máximo
para colectores. La temperatura máxima en continuo será fijada por el
sistema de regulación en 90º, si bien se podrían asumir picos de hasta 110º
por todos los componentes de la instalación.
Cercana a al depósito, se instalará en cada conducción de entrada o salida
una válvula esférica a fin de poder aislar el elemento para posibles
reparaciones, inspecciones o trabajos de mantenimiento.
Cada uno de los acumuladores deberá venir equipado de fábrica de los
siguientes elementos como mínimo:
- Manguitos roscados para la entrada de agua fría y la salida
de agua caliente
1 Memoria Descriptiva 77
- Registro embridado para inspección del interior del
acumulador, (todos ellos constan de boca de registro lateral
DN 400)
- Manguitos roscados para la entrada y salida del fluido
primario.
- Manguitos roscados para accesorios como termómetro y
termostato.
- Manguito para el vaciado.
1 Memoria Descriptiva 78
1.5.5.3 Subconjunto de Termotransferencia
El subconjunto de termotransferencia consiste en aquellos elementos de la
instalación encargados de transferir la energía captada en los colectores hasta
la acumulación. El elemento principal es el intercambiador de calor. Además
se considerarán las conducciones, los fluidos portadores del calor
(caloportadores), la valvulería, depósitos de expansión y los grupos de
presión, o electrocirculadores (bombas).
Las instalaciones de energía ST BT se dividen en dos vertientes atendiendo
a la forma de su conjunto de termotransferencia, pudiendo ser ésta directa o
indirecta. En los casos en que el ACS pasa por los colectores, se dirá que son
de tipo directo.
A efectos de este proyecto se considerará transferencia indirecta (el ACS
no toma contacto en ningún momento con el fluido que atraviesa el campo
de colectores), por motivos de prevención de riesgos de congelación y
ebullición; y de durabilidad de la instalación, teniendo en cuenta las
propiedades menos corrosivas de la mezcla del agua y congelante, que el
agua solo.
Atendiendo a si la circulación se realiza por efecto termosifón (variación
de la densidad del agua con la temperatura) o mediante circulación forzada,
los sistemas de ST BT podrán ser termosifónicos, o de circulación forzada.
1 Memoria Descriptiva 79
En este proyecto se trabajarán con grupos de presión para forzar la
circulación, puesto que los termosifónicos son válidos exclusivamente para
sistemas en aplicaciones unifamiliares, con bajo consumo.
1.5.5.3.1 Fluido Caloportador
Es aquel que pasa a través del absorbedor y transfiere la energía térmica a
la acumulación, mediante el intercambiador de placas.
Este tipo de instalaciones pueden presentar problemas generados por la
ebullición o la congelación del fluido. El primer fenómeno aparecerá si la
producción térmica de los captadores es muy superior al consumo, lo que
provoca que vaya aumentando la temperatura del agua y no entre en el
circuito agua fría de la red. El segundo fenómeno tendrá lugar especialmente
en noches frías, en que la instalación está parada y las temperaturas son
bajas.
Ambos problemas pueden ser evitados mediante el uso de anticongelante
en el circuito primario.
Se han estudiando varios fluidos calor portantes existentes en el mercado.
Se optará por el recomendado por el fabricante de los colectores: H-30L,
consistente en una mezcla de 1’2-propilenglicol inhibido (45,3 %-vol) y agua,
que se comercializa premezclado. Sus características se detallan en el Anexo
D.
1 Memoria Descriptiva 80
Se ha comprobado que dicho fluido será capaz de soportar las condiciones
climatológicas propias del emplazamiento. La temperatura mínima histórica
de Madrid, (se como válida para Arganda) son –16ºC. Aplicando un factor de
seguridad de –5º, se ha observado en la gráfica 36 cuál es la proporción de
anticongelante mínima necesaria para asegurar la no congelación del fluido.
Se observa que la mezcla de agua y propilenglicol ha de contener un
mínimo del 40% en peso (aproximadamente 40% en volumen). Por tanto, el
fluido calor portante escogido cumple las características requeridas.
Es importante resaltar que no hay efectos perjudiciales derivados de la
ingestión de este fluido, si se diera el caso de avería en el intercambiador.
Figura 36 Porcentaje de Anticongelante te en agua
1 Memoria Descriptiva 81
1.5.5.3.2 Trazado Hidráulico: Conductos
Se exponen a continuación las consideraciones relativas a las conducciones
de fluidos.
1.5.5.3.2.1 Material
El material empleado para las conducciones será el cobre, ampliamente
utilizado en instalaciones de todo tipo, y el más aconsejable para
instalaciones de energía solar, por ser técnicamente idóneo y
económicamente competitivo.
Por otro lado, hay estudios que demuestran que el cobre, en contacto con
el agua, tiene un efecto bacteriostático. Esto será importante de cara a la
prevención de la bacteria de la Legionella, como se verá posteriormente.
Se evitarán los materiales como aceros galvanizados para este tipo de
aplicaciones, en particular cuando existe certeza de que la instalación va a
estar sometida a temperaturas mayores de 65 ºC.
Se prestará especial atención a las soldaduras entre uniones de tuberías de
cobre, que se realizarán con aleación de plata. Una vez colocados todos los
elementos de ambos circuitos se realizará una prueba de presión controlada
y posteriormente se procederá a forrar las conducciones con las coquillas de
aislamiento, y señalizar los elementos para que el funcionamiento sea
accesible al personal que se encargue de su funcionamiento.
1 Memoria Descriptiva 82
Experiencias de otras instalaciones con tuberías plásticas no han resultado
satisfactorias, según instaladores consultados. Si bien estos materiales son
baratos, se considera que han de evolucionar en la curva de aprendizaje para
ofrecer la garantía del cobre.
1.5.5.3.2.2 Compensación de la dilatación
Las dilataciones a que están sometidas las tuberías al aumentar la
temperatura del fluido se deben compensar a fin de evitar roturas en los
puntos más débiles, donde se concentran los esfuerzos de dilatación y
contracción, que suelen ser las uniones entre tuberías y equipos.
En los tramos donde son frecuentes los cambios de dirección, sala de
máquinas, ramal de alimentación de colectores, etc. son las propias curvas,
en las que se habrá evitado la utilización de fijaciones, las que absorberán las
dilataciones existentes.
Sin embargo el circuito primario presenta varios tramos de gran longitud,
que realizan las funciones de distribuidores entre las diferentes filas de
captadores y recolectores del fluido caliente. Ello exige el uso de
compensadores de dilatación.
En concreto, para un salto térmico esperado de 70ºC máximo (90º-20º) y
una longitud de 16m en el tramo más desfavorable, es previsible una
dilatación lineal máxima, según la expresión:
1 Memoria Descriptiva 83
TLL o Δ=Δ ··α
donde 6º20 10·17 −=CCuα ºC-1, de 19mm.
Por ello, en este tramo de la conducción se instalará un compensador de
dilatación de fuelle axial, que debe tener una carrera de +20/-20mm con un
diámetro de 2”, a soldar mediante reductor al cobre de la conducción. Será
instalado en los tramos largos de conducción paralelos a él, posicionándose a
una altura media del recorrido, asegurando que los soportes a ambos
extremos de la conducción en ese tramo presentan un grado de liberta
longitudinal.
En la figura 37 podemos se aprecia el efecto de la variación de longitud del
cobre con respecto a la temperatura, en tramos menores que el máximo
calculado anteriormente.
1.5.5.3.2.3 Caudal
Figura 37 Dilatación del Cobre
1 Memoria Descriptiva 84
Siguiendo las especificaciones del fabricante, se optará por un flujo bajo, si
lo comparamos con los recomendados por los documentos de referencia
consultados.
En estas instalaciones se suele tomar como referencia para el caudal la
superficie colectora. Así, numerosas referencias hablan de 60 l/h/m2 de
colector o 50, dependiendo de la fuente consultada [CENS98], [IDAE02].
Actualmente las referencias tienden a disminuir este ratio hasta los 40
l/h/m2 de captador. [SODE04]
En este sentido, el RITE establece prioridad para las recomendaciones del
fabricante. Atendiendo a lo especificado por éste, fijaremos un ratio
caudal/superfice colectora cercano a los 30 l/h por metro cuadrado de
captación.
Otros fabricantes como Wagner, han llevado a cabo estudios sobre la
importancia del bajo flujo en instalaciones de ST BT. Si bien es cierto que el
rendimiento de captación es menor, el rendimiento global de la instalación se
ve compensado por el menor efecto negativo de la entrada del flujo en
colectores.
Por otro lado, este bajo flujo redunda en unas menores pérdidas de carga
en los absorbedores de cada colector.
Los valores de caudal para esta instalación serán:
1 Memoria Descriptiva 85
- Primario: 8000 l/h (2,22·10-3 m3/s)
- Secundario: 8000 l/h (2,22·10-3 m3/s)
Años atrás se tendía a incrementar el flujo en el secundario a fin de
provocar una mayor presión en éste que la existente en el primario, para
evitar fugas del anticongelante al circuito de ACS en caso de avería del
intercambiador.
El incremento del 20% sobre el flujo del secundario es una práctica que no
recomiendan los fabricantes de los intercambiadores de placas, pues provoca
una pérdida de eficiencia.
Actualmente las técnicas de soldadura de las placas (placas
termosoldadas) o las de compactación de las juntas hacen que la avería antes
comentada sea bastante improbable. No obstante se empleará un
anticongelante no tóxico.
1.5.5.3.2.4 Dimensiones de los conductos
Se ha determinado el diámetro mínimo (y por tanto el más económico) de
las tuberías atendiendo a que la pérdida de carga no supere un límite de 30
mmca por cada metro de conducción. Mayores valores de pérdida de carga
lineal (H) redundarían en una mayor potencia necesaria para los
electrocirculadores, evitable en cualquier caso.
1 Memoria Descriptiva 86
mmcaH 30≤
Por otro lado, la velocidad del fluido ha de estar comprendida entre unos
valores orientativos impuestos por la norma y recomendados por fabricantes.
El objeto de esta restricción es limitar el nivel de ruido provocado por el paso
de flujo a través de conducciones, a la vez que se garantiza efectividad en el
intercambio energético en colectores e intercambiador. Así:
smv /5.16.0 ≤≤ ,
si bien la norma fija un intervalo mayor ( smv /2max ≈ ).
Para una primera selección de diámetros de conductos, se empleará como
aproximación estimativa la siguiente correlación experimental:
35.0·CjD =
donde:
D = diámetro en cm
C = caudal en m3/h
J = 2.2 para tuberías metálicas (2,4 para plásticas)
Esta estimación inicial se representa en la columna 5 de la tabla de la
página siguiente.
1 Memoria Descriptiva 87
Los datos han sido verificados haciendo uso del ábaco de pérdida de carga
propio del fluido caloportador elegido, proporcionado por el fabricante
(figura 38).
En el ábaco aparecen la pérdida de carga lineal en hPa
(1hPa=10’198mmca), el caudal en l/h (1 l/h = 2’778·10-6 m3/s), la velocidad
del fluido (m/s) y el diámetros nominales de tuberías de cobre (representan
el diámetro exterior).
Figura 38 Pérdidas de carga del fluido caloportador seleccionado
1 Memoria Descriptiva 88
Los resultados obtenidos se muestran en la tabla siguiente, en la que se
disponen los resultados por tramos. Dichos tramos corresponden a
segmentos del trazado hidráulico sometidos a los mismos caudales
volumétricos (se muestra detalle en el planos).
Esos serán los diámetros elegidos (columna 6), siempre y cuando el
análisis en detalle de las pérdidas de carga globales (necesario para el cálculo
del grupo de presión), no eleve demasiado los valores de pérdida de carga
lineal, una vez se incluyan las pérdidas secundarias.
.:: CAUDAL POR TRAMOS pérdida de carga lineal según diagrama0 1 2 3 4
TRAMO Grupos Col facción Q/Qtotal Q [L/h] Q [m3/s]1 36 100,0% 8000 0,00222222 18 50,0% 4000 0,00111113 9 25,0% 2.000 0,00055564 8 22,2% 1.778 0,00049385 7 19,4% 1.556 0,00043216 6 16,7% 1.333 0,00037047 5 13,9% 1.111 0,00030868 4 11,1% 889 0,00024699 3 8,3% 667 0,000185210 2 5,6% 444 0,000123511 1 2,8% 222 0,0000617
5 6 7 8 9 10
Dmin (Cu) mm Dr mm D int v(graf) v (m/s) mm ca45,6 54 51 1,1 1,09 3035,7 42 39,6 0,9 0,90 3028,0 35 32,6 0,68 0,67 22,526,9 35 32,6 0,56 0,59 1525,7 28 26 0,75 0,81 3624,3 28 26 0,68 0,70 3022,8 28 26 0,58 0,58 2321,1 28 26 0,48 0,47 1619,1 22 20 0,48 0,59 2816,6 22 20 0,37 0,39 1413,0 18 13,5 0,29 0,43 12
1 Memoria Descriptiva 89
1.5.5.3.3 Grupos de Presión
Puesto que se ha optado por un sistema indirecto, con circulación forzada,
se han de determinar las características de las bombas empleadas para ello.
Se emplearán bombas centrífugas, montadas en línea (intercaladas
directamente en la tubería) y con el eje horizontal, para garantizar el correcto
trabajo de los cojinetes. Se cuidará que la caja de bornas no quede por debajo
del mismo, para evitar que los goteos afecten a la conexión eléctrica.
En sistemas de más de 50 m2 de superficie colectora se ha de disponer a la
instalación de dos bombas, dispuestas en paralelo, y con funcionamiento
alternativo regulado por el circuito de control.
Esta redundancia de equipos garantiza la continuidad de funcionamiento
del sistema, aun cuando se dieran averías de uno de los dos
electrocirculadores.
Esta medida se hará extensiva a los grupos de bombas de primario,
secundario, retorno, circuito auxiliar y consumo.
En un análisis más detallado se han obtenido, en paralelo a los calculados
como se ha explicado en el apartado anterior, valores de la pérdida de carga
lineal mediante correlaciones experimentales de mecánica de fluidos.
1 Memoria Descriptiva 90
La determinación de las pérdidas secundarias se ha efectuado reduciendo
las singularidades a longitud equivalente de tubería. Para ello se ha realizado
una contabilidad de todas estas singularidades propias de la instalación.
Idéntico proceso de cálculo se ha llevado a cabo para el circuito primario y
el secundario a fin de dimensionar los grupos de bombas de ambos circuitos.
Los resultados obtenidos para la pérdida de carga son los siguientes:
El origen de las pérdidas en la instalación, por tanto, proviene de los
elementos anteriores en la cantidad relativa que expresan los gráficos
siguientes:
primario secundario Intercambiador (1) 0,71 0,82 primarias conducciones (2) 12,44 1,19 secundarias conducciones(3) 7,00 2,11 Colectores(4) 24,07
H 1ario 44,22 H 2ario 4,12
Causas de las pérdidas de Carga en el Primario
1,6%
28,1%
15,8%
54,4%
1 2
3 4
Causas de las pérdidas de Carga en el Secundario
19,8%
29,0%
51,2%
1
2
3
1 Memoria Descriptiva 91
Las referencias utilizadas para el cálculo de la pérdida de carga en los
captadores, y en el intercambiador han sido las proporcionadas por los
fabricantes, y el método de cálculo propuesto por [CENS98].
Longitud equivalente Singularidades V bola, marip 1
V retención 10 Codo 90 r alto 0,8 Codo 90 r peq 1,5
Curva 45 0,7 T 2,2
Ensan 3/4 0,5 Reducc 3/4 0,5 a Depósito 1,5
V3vías 1,8
En el caso concreto del colector, el fabricante proporciona dos valores de
referencia, a partir de los cuales se ha determinado la gráfica siguiente, con
objeto de poder deducir la caída de presión propia de esta instalación.
A partir de los datos de pérdida de carga, y de los caudales seleccionados
se ha realizado la selección de bombas a instalar.
Pérdida carga Colector Sol 25 Plus
H[mbar] = 0,0003Q[l/h] 2 + 0,0317Q[l/h]
01020304050
0 100 200 300 Q [l/h]
H [m
bar]
1 Memoria Descriptiva 92
1.5.5.3.3.1 Bombas circuito primario
El circuito primario es cerrado, y por tanto la altura a vencer por los
electrocirculadores será la suma de las pérdidas primarias y secundarias
propias de las conducciones (independientemente de la altura manométrica,
que no afecta al ser un circuito cerrado).
Con ello se ha consultado el catálogo de varios fabricantes, optando
finalmente por productos de la firma Sedical.
En concreto, las bombas del primario serán dos bombas dispuestas en
paralelo, aunque con funcionamiento alternativo regulado por el sistema de
control, de tipo normalizado, de rotor seco, conexión trifásica y 2900 rpm.
Figura 39 Detalle de las bombas del primario
1 Memoria Descriptiva 93
Su conexionado hidráulico se realizará con codos de 45º, tal y como se
representa esquemáticamente en el esquema de principio en planos.
El punto de trabajo óptimo para la bomba se dará para las 2900 rpm de
diseño. Sin embargo, a modo de previsión de eventualidades en el
funcionamiento se ha escogido un modelo que puede adaptar un variador de
velocidad independiente de la bomba.
El comportamiento de una bomba será el mostrado en la figura 40.
Obsérvese que el punto de funcionamiento está lejano del peligro de la
zona de cavitación (curva verde, NPSH), y que la potencia de
funcionamiento es de 3.3 kW.
Esta potencia absorbida es asumible, frente a los 190kW instalados de la
instalación. No obstante, uno de los motivos por los que se impide el
Figura 40 Comportamiento de las bombas del primario
1 Memoria Descriptiva 94
funcionamiento del sistema a rendimientos de colectores menores del 10%, es
porque la potencia consumida por los equipos electrocirculadores (además
de equipo de control y servomotores de accionamiento a válvulas) sería
similar a la aportada por el sistema.
Se ha sobredimensionado la bomba en previsión de la pérdida de
rendimiento que sufrirá previsiblemente en su vida útil, que se prevé sea el
de la instalación.
1.5.5.3.3.2 Bombas circuito secundario
Ha sido dimensionada en función de las pérdidas primarias y singulares
del circuito secundario, desde el intercambiador hasta los depósitos.
El modelo, las especificaciones técnicas y las curvas de comportamiento se
presentan en el Anexo Catálogos.
1.5.5.3.3.3 Bomba circuito antilegionella
Tal y como se detalla en el apartado de medidas de prevención contra la
Legionella, se ha incorporado al diseño del a instalación una conducción
desde la salida del acumulador auxiliar a la toma fría del último acumulador
de la serie.
1 Memoria Descriptiva 95
La circulación de ese circuito de funcionamiento eventual (bajo
programación) se efectuará mediante una única bomba idéntica a las
empleadas en el secundario.
1.5.5.3.3.4 Accesorios bombas
Todos los pares de bombas del sistema, con funcionamiento alternativo
irán provistos con un conjunto de accesorios estándar para los tres grupos,
tal y como representa la figura 41:
El grupo se podrá aislar hidráulicamente mediante válvulas de corte de
tipo esfera, a fin de poder efectuar operaciones de mantenimiento o
reparación.
Se dispondrá una válvula de retención, no por causa del grupo de presión,
sino para evitar la circulación en sentido inverso, por efectos termosifónicos
durante la noche. Las válvulas de retención, o anti-retorno, no serán de tipo
Figura 41 Accesorios del grupo de presión
1 Memoria Descriptiva 96
clapeta en los diámetros mayores de 40mm (como es el caso), dado que se
podrán producir golpes de ariete en la puesta en marcha de la bomba.
En paralelo al grupo de bombas se instalará, como elemento de medida
del salto de presión un manómetro, aislable mediante válvulas de esfera.
A efectos prácticos, en la puesta en marcha y operación de la instalación
será cómo disponer de caudalímetros en la aspiración de las bombas. Así, se
decide dotar a cada par de bombas de uno de estos medidores.
1.5.5.3.4 Aislamientos
Resulta de importancia crítica el aislamiento de todos los elementos que
puedan originar pérdidas caloríficas. En concreto, esta medida será
importante en tres lugares de la instalación, tal y como recomienda
[CENS98]:
- El primero será la parte posterior del colector. El fabricante
incluye esta consideración en su diseño, y el presente
proyecto así lo contempla.
- El segundo son los depósitos de acumulación, para lo cual se
propone la adquisición de fundas térmicas de PP,
suministradas por el fabricante de los acumuladores
seleccionados, además del propio aislamiento con que se
dota al elemento en la fabricación.
1 Memoria Descriptiva 97
- El tercero y último son las conducciones y elementos
singulares de la instalación.
Para éstas últimas se ha optado por cubrir toda la instalación de material
aislante de 30mm de espesor en el caso de tramos exteriores, y de 20mm si
las conducciones se encuentran dentro de la sala de máquinas.
En concreto, el material será espuma elastomérica a base de caucho
sintético flexible, de estructura celular cerrada. El fabricante que proveerá
este material será Armacell, y el producto, Armaflex AF, con una
conductividad térmica μ=0.04 W/m2-K a 40º.
Lo propuesto cumple con lo expuesto en la Tabla 5.6 del RITE, Apéndice
03.1 “Espesores mínimos de aislamiento térmico”
Un aislamiento cuidadoso en montaje es esencial para el funcionamiento
óptimo de la instalación.
Figura 42 Aislamiento Espuma Elastomérica
1 Memoria Descriptiva 98
Aunque el material escogido presenta una cierta resistencia a la acción de
agentes atmosféricos, debe ser protegido en los tramos de circulación
exterior. Esta protección se podrá realizar con revestimiento metálico, o con
emulsión asfáltica.
Dado que las emulsiones asfálticas necesitan ser renovadas de manera
periódica cada tres años, y la vida útil de la instalación será mucho mayor, se
propone como protección exterior el empleo de una cubierta metálica en
forma de chapa de acero galvanizado y preformado, recubriendo el
aislamiento del primario en todo el recorrido por la cubierta del hospital.
Para la aplicación del aislante sobre los conductos se empleará el adhesivo
Armaflex HT 525.
1.5.5.3.5 Depósitos de Expansión
Las fluctuaciones térmicas a que se verá sometido el fluido de trabajo del
circuito primario en la instalación, provocarán variaciones de volumen
debidas a la variación de su densidad con respecto la temperatura (tal y
como muestran las gráficas del fluido caloportador, presentadas en
catálogos).
Si dichas variaciones de volumen no son controladas, provocarán
incrementos de presión no deseados en el sistema, y la actuación periódica
1 Memoria Descriptiva 99
de las válvulas de seguridad del sistema, con la consecuente pérdida de
fluido.
A tales efectos, se dotará al circuito primario de un vaso de expansión,
cerrado en nuestro caso, al ser el circuito primario un circuito cerrado. Esta
elección supone ciertas ventajas, tal y como apunta (CENSO98): fácil montaje
y ubicación indistinta (aunque con preferencia, antes de la entrada a bombas
según [SODE04]).
El vaso de expansión seleccionado para el primario consiste en un
recipiente cerrado formado por dos semicuerpos soldados entre sí, separados
por una membrana interior que separa aire y líquido.
En atención a los resultados en el cálculo (que se exponen en el apartado
de cálculos), se ha elegido un vaso de expansión de 80 litros, volumen
normalizado inmediatamente superior al calculado, en el catálogo del
suministrador Salvador Escoda. Este volumen supone un margen de
seguridad con respecto a lo máximo esperable.
Figura 43Vaso de expansión cerrado
1 Memoria Descriptiva 100
En instalaciones pequeñas la presión máxima de trabajo del vaso de
expansión supone un factor condicionante para la presión de todo el circuito.
A efectos de la presente instalación, el elemento que fija la presión será el
captador (Pmax=6bar) puesto que el vaso de expansión elegido soporta 10bar.
El circuito secundario presenta una situación distinta, puesto que no se
trata de un circuito cerrado: el agua provendrá de la toma de agua fría
general del hospital, y saldrá dirigido a los puntos de consumo. No obstante,
se manejan volúmenes muy elevados de fluido, por lo que en aras de la
seguridad de la instalación se ha optado por dotar al circuito secundario de
un vaso de expansión de 25 litros del mismo fabricante, a fin de evitar
continuos accionamientos de las válvulas de seguridad ante fluctuaciones de
presión por causa de variaciones de densidad en el agua. Esta medida
resultará efectiva esencialmente en verano, y pretende ser un dispositivo de
seguridad redundante, de alguna manera, con las actuaciones previstas de
válvulas de seguridad, y aerotermos en el campo de colectores.
1.5.5.3.6 Intercambiador de Calor
Se habla en todo momento de circuito primario y secundario, puesto que
los fluidos portadores del calor en ambos circuitos han de ser distintos.
En el circuito primario se llevará a cabo la captación de energía en
colectores, y como medida de protección efectiva ante congelación y
ebullición se ha optado por la mezcla de agua y propilenglicol.
1 Memoria Descriptiva 101
En el secundario, el almacenamiento y la distribución se realizan con el
fluido de consumo: agua. Esta separación de fluidos, y de circuitos por tanto,
se hace efectiva en el intercambiador de calor, que serán de tipo líquido-
líquido, con flujo a contracorriente, y sin mezcla.
El correcto dimensionado del intercambiador es, una vez más, un
elemento crítico en el sistema: intercambiadores demasiado grandes o
demasiado pequeños resultan una fuente de pérdidas (CENSO98).
Para instalaciones que incorporen acumuladores de circuito abierto o
volúmenes de acumulación superior a 1000 litros se recomienda la utilización
de intercambiadores externos (SODE98) y (PCT01) (ubicado fuera de los
depósitos o recipientes de acumulación), puesto que los parámetros
característicos del intercambio serán mejores, y porque la inversión necesaria
en estos elementos externos (y los elementos accesorios que necesariamente
requiere) es asumible para tales dimensiones. Tal es el caso de la presente
Figura 44Esquema de funcionamiento de un Intercambiador de placas
1 Memoria Descriptiva 102
instalación.
La solución técnica propuesta en este proyecto es un intercambiador de
placas de la marca ALFA LAVAL, de reconocido prestigio en este sector. El
circuito de placas aumenta la relación superficie /volumen, y los parámetros
característicos del intercambio térmico (rendimiento y eficiencia) son
satisfactorios (superiores 0.95 y 0.79 respectivamente).
La selección se ha efectuado atendiendo a las recomendaciones de los PCT
y Criterios de buenas prácticas mencionados, cumpliendo lo establecido en el
RITE a tales efectos. Estas consideraciones son:
- Potencia de intercambio en W superior a 500 veces la
superficie de captación en m2.
- Superficie de intercambio mínima comprendida entre ¼ y
1/3 de la superficie de captación.
Estas dos sencillas reglas experimentales han presentado buenos
resultados (CENS98).
Además se han empleado unas tablas de cálculo para intercambiadores
elaboradas de manera conjunta por VIESSMAN y ALFA LAVAL en España.
En concreto, la referencia en estas tablas (que se presentan en el apartado de
cálculos) es el modelo de colector VITOSOL 100 2.5, de características muy
1 Memoria Descriptiva 103
similares a las del captador escogido en este proyecto, por lo que su empleo
como guía de selección es oportuno.
De este modo, se ha elegido el Intercambiador CB 200-64H que consta de
64 placas, garantiza el rango de potencias de trabajo requerido, y cuyo
funcionamiento resulta óptimo para valores de caudal como los aquí
propuestos.
El material de fabricación es acero inoxidable, garante de durabilidad y
excelente comportamiento frente a corrosión.
Las pérdidas de carga tanto de primario como de secundario, generadas
en el interior del intercambiador serán de 7000 Pa aproximadamente.
Ante la eventualidad de necesidad de ampliar la potencia de intercambio,
se pueden incluir placas adicionales suministradas por el mismo fabricante.
Figura 45 Intercambiador de Calor. Temperaturas medias
1 Memoria Descriptiva 104
El programa de temperaturas a que se verá sometida la actuación del
intercambiador será variable con respecto al momento del día, y el período
del año. Como referencia a las temperaturas de funcionamiento se presentan
(en ºC), en atención a las tablas proporcionadas por el fabricante, las de la
figura 45.
No obstante, se dotará a ambos intercambiadores con dos pares de
termómetros para tomar los valores de sus entradas y salidas.
1.5.5.3.7 Intercambiador Depósito Auxiliar – Calderas
Por motivos idénticos a los expuestos en el apartado anterior, se
considerará un intercambiador de placas externo para el aporte del sistema
de calderas al depósito denominado auxiliar.
El modelo finalmente seleccionado será similar al propuesto en el
apartado anterior, pero con una potencia de intercambio adecuada a los
fluidos de trabajo, y suficiente para satisfacer posibles picos de demanda
previstos.
1 Memoria Descriptiva 105
1.5.5.4 Subconjunto de Regulación y Control
La instalación necesita de unos protocolos de actuación perfectamente
establecidos que regulen los flujos de energía entre el captador, el sistema de
acumulación y el consumo, para poder trabajar a un nivel óptimo de
eficiencia, y garantizar el máximo aprovechamiento de la energía solar.
Estas actuaciones, que denominaremos “estrategias de funcionamiento”
vendrán definidas por el subconjunto de regulación. Dicho sistema
coordinará tanto la acción sobre la fuente de energía (solar con prioridad),
como sobre los elementos del sistema de termo transferencia; tanto en
circuito primario como en el secundario.
En las instalaciones como la aquí diseñada se presentan básicamente dos
acciones de control claramente diferenciadas:
1) Control a la carga, que persigue alcanzar una óptima transformación de
la radiación solar en calor, y su posterior transferencia al sistema de
almacenamiento. Regula los estados de arranque y parada de la instalación
solar, y establece las prioridades de actuación del flujo.
2) Control a la descarga, para garantizar una adecuada descarga de calor
desde el sistema de almacenamiento hasta el de consumo.
1 Memoria Descriptiva 106
Especial relevancia tiene la definición del sistema de control a la carga,
puesto que es específico de la tecnología solar. El sistema de control a la
descarga es común a los sistemas de preparación de ACS, con independencia
de la fuente energética empleada.
El sistema de control propio de la instalación solar ha de perseguir que la
temperatura de entrada del agua fría a los captadores solares sea lo más baja
posible, y lo más elevada la de salida, de manera que el captador trabaje
siempre en condiciones óptimas.
El control de la instalación solar ha de estar integrado con el de la
instalación convencional. Es necesario que ambos se adapten, dirigiendo la
prioridad de funcionamiento hacia el sistema solar siempre.
Su complejidad ha de ser lo menor posible, siempre que permita cumplir
las especificaciones establecidas, y además, los elementos de la instalación se
han de poder operar también en modo manual.
La regulación se hará por diferencia de temperaturas entre distintos
puntos del sistema, lo que se denomina comúnmente como regulación
diferencial. Para que el funcionamiento de los equipos así controlados sea
óptimo, y no dependa en exceso de variaciones en las calibraciones de los
equipos de medida, se respetarán unos márgenes mínimos de temperatura,
previa la actuación del equipo de regulación.
1 Memoria Descriptiva 107
Así, las bombas estarán paradas para saltos de temperatura menores de 2.
Por la misma razón estarán funcionando siempre que el salto térmico sea de
6º.
La detección de temperaturas se realizará mediante sondas térmicas de
inmersión dispuestas en los puntos que describe el esquema de principio en
planos, dispuestas en acumuladores, conducciones, y captadores.
El montaje de dichas sondas en el captador atendrá al siguiente croquis:
Figura 46 Sonda sumergible de temperatura
Figura 47 Montaje de la sonda y vaina
1 Memoria Descriptiva 108
1.5.5.4.1 El control de carga
El sistema de control de carga regulará, principalmente, dos estados:
A) arranque y parada de las bombas del primario y del secundario de la
instalación solar.
B) El control del intercambio de calor en el subsistema de almacenamiento,
mediante el paso de flujo por el camino oportuno, regulado con válvulas de
tres vías actuadas por servomotor.
Para el funcionamiento de las bombas del primario, pueden realizarse dos
tipos de control: en función de la temperatura diferencial entre la salida del
campo de captadores y la zona más fría del sistema de acumulación, o en
función de una sonda de radiación y la diferencia de temperatura entre el
Figura 48 Válvulas de tres vías
1 Memoria Descriptiva 109
fluido caloportador a la entrada del intercambiador y la temperatura en la
zona más fría del sistema de acumulación.
Se ha escogido la opción de regulación por temperatura diferencial, por su
mayor sencillez y durabilidad. En concreto, la regulación del circuito
primario será de tipo diferencial y válvula de by-pass para garantizar una
temperatura mínima cuando se comienza a realizar la carga.
Esta configuración consiste en la actuación de las bombas cuando la
diferencia de temperaturas entre la salida del fluido de colectores, y la
temperatura más baja de acumulación sean superiores a una temperatura de
tarado.
Para darle mayor estabilidad al control y evitar un posible régimen de
arranques y paradas intermitentes, es conveniente establecer un período de
funcionamiento mínimo de la bomba, una vez se haya conectado (unos 5
minutos).
Al emplear un intercambiador de calor externo es necesario regular el
aporte de calor al circuito secundario mediante la ordenación de los estados
de arranque y parada de la bomba del secundario. Así, deben estar
coordinadas las bombas del primario y del secundario.
El proceso de carga se hará de manera que se establezcan prioridades
entre los niveles de temperaturas como se explicó en la descripción del
1 Memoria Descriptiva 110
susbsistema de almacenamiento: se cargarán térmicamente primero aquellos
depósitos que se encuentra primero el fluido en la serie de depósitos.
1.5.5.4.2 Proceso de descarga
De la misma manera, la descarga se efectuará de forma que sean los
acumuladores cuyo nivel de temperatura sea el mínimo necesario los que se
descargarán en primer lugar, economizando así la energía acumulada en los
de mayor nivel térmico.
Estos comportamientos quedan reflejados en el protocolo de
funcionamiento expuesto en el apartado siguiente.
1 Memoria Descriptiva 111
1.5.5.4.3 Estrategias de funcionamiento en la instalación
En la siguiente tabla se resumen las variables de medida (sensores) y las
de actuación (mando) o señales a relés, actuadores y contactores.
VARIABLES
ENTRADAS SALIDAS Tcol Temperatura alta colector B11 Bomba 1 del 1º TE1 Temperatura previa by pass 1º B12 Bomba 2 del 1º TS2 Temperatura salida interc 2º B21 Bomba 1 del 2º
TC1 T circ previa Acum 1 B22 Bomba 2 del 2º TC2 T circ previa Acum 2 V1 Válvula By Pass 1º TC3 T circ previa Acum 3 VC1 Válvula Carga 1 TC4 T circ previa Acum 4 VC2 Válvula Carga 2
VC3 Válvula Carga 3 TA1S T parte superior Acum 1 VD2 Válvula Descarga 2 TA1I T parte inferior Acum 1 VD3 Válvula Descarga 3 TA2S T parte superior Acum 2 VD4 Válvula Descarga 4 TA2I T parte inferior Acum 2 VX Válvula sobre Auxiliar TA3S T parte superior Acum 3 BX1 Bomba 1 Auxiliar TA3I T parte inferior Acum 3 BX2 Bomba 2 Auxiliar TA4S T parte superior Acum 4 C Señal al caldera TA4I T parte inferior Acum 4 BC1 Bomba de Consumo TXS T parte superior Acum Aux BC2 Bomba de consumo 2 TXI T parte inferior Acum Aux TA T salida acumulación solar BL Bomba AntiLegionella PC Presión Circuito Consumo VA Válvula Aerotermo
La actuación de los equipos, representada por las variables anteriores,
vendrá regida por la estrategia de funcionamiento sintetizada en la tabla
siguiente. La simbología empleada atiende a:
- On / off: entrada en funcionamiento, o funcionamiento de
un equipo / apagado, o permanencia apagado de un equipo.
1 Memoria Descriptiva 112
- (on) u (off): el funcionamiento de este equipo puede verse
alternado con uno duplicado (caso de bombas).
- Reset: el temporizador vuelve a 0 y comienza a contar.
- 1: el temporizador alcanza su valor fijado.
1 Memoria Descriptiva 113
Operación Condición Lógica B11 B12 B21 B22 V1 VC1 VC2 VC3 VD2 VD3Arranque Bomba 1ario Tcol-TA4I > 6º on (off) off offParada Bomba 1ario Tcol-TA4I < 2º y tmin b=1 off (off) off off
B11 o B12 talterna B1 (off) onBy Pass en el 1ario TC1-TE1 < 2º, + los estados siguientes on (off) off off a colector
By Pass cerrado=Carga TC1-TE1 > 6º, + los estados siguientes on (off) a acumArranque Bomba 2ario V1=1 (a acum) on (off) on (off) a depósitParada Bomba 2ario V1=0 (a colector) a acum
B21 o B22 talterna B2 (off) onCarga Dep 1 TC1-TA1I > 6º, los estados siguientes on (off) on (off) a acum AC1 a AC2 AC2 a AC3 AC3 a AC4Carga Dep 2 TC1-TA1I < 2º & TC2-TA2I > 6º on (off) on (off) a acum by pass AC2 a AC3 AC3 a AC4Carga Dep 3 TC2-TA2I < 2º & TC3-TA3I > 6º on (off) on (off) a acum by pass by pass AC3 a AC4Carga Dep 4 TC3-TA3I < 2º & TC4-TA4I > 6º on (off) on (off) a acum by pass by pass by pass
Descarga Dep 4 TA4S - TA > 6º AC2 a AC1 AC3 a AC2Descarga Dep 3 TA4S - TA < 2º & TA3S - TA > 6º AC2 a AC1 a descargaDescarga Dep 2 TA3S - TA < 2º & TA2S - TA > 6º a descarga AC3 a AC2Descarga Dep 1 TA2S - TA < 2º & TA1S - TA > 6º AC2 a AC1 AC3 a AC2
Carga solar al Auxiliar TA < 47Aporte solar a consumo TA > 51Funcionamiento Caldera TA < 47 & TXS < 47
Bomba Antilegionella tantileg = 1Parada Antilegionella BL=on & TA1S=72º
Bombas Consumo PC > o < taradoArranque Aerogenerad TA1S o TA2S o TA3S o TA4S > 85º on (off) off (off) a colector
ESTRATEGIAS DE ACTUACIÓN
Operación Condición LógicaArranque Bomba 1ario Tcol-TA4I > 6ºParada Bomba 1ario Tcol-TA4I < 2º y tmin b=1
B11 o B12 talterna B1By Pass en el 1ario TC1-TE1 < 2º, + los estados siguientes
By Pass cerrado=Carga TC1-TE1 > 6º, + los estados siguientesArranque Bomba 2ario V1=1 (a acum)Parada Bomba 2ario V1=0 (a colector)
B21 o B22 talterna B2Carga Dep 1 TC1-TA1I > 6º, los estados siguientesCarga Dep 2 TC1-TA1I < 2º & TC2-TA2I > 6ºCarga Dep 3 TC2-TA2I < 2º & TC3-TA3I > 6ºCarga Dep 4 TC3-TA3I < 2º & TC4-TA4I > 6º
Descarga Dep 4 TA4S - TA > 6ºDescarga Dep 3 TA4S - TA < 2º & TA3S - TA > 6ºDescarga Dep 2 TA3S - TA < 2º & TA2S - TA > 6ºDescarga Dep 1 TA2S - TA < 2º & TA1S - TA > 6º
Carga solar al Auxiliar TA < 47Aporte solar a consumo TA > 51Funcionamiento Caldera TA < 47 & TXS < 47
Bomba Antilegionella tantileg = 1Parada Antilegionella BL=on & TA1S=72º
Bombas Consumo PC > o < taradoArranque Aerogenerad TA1S o TA2S o TA3S o TA4S > 85º
VD2 VD3 VD4 VX BX1 BX2 C BC1 (BC2) BL VA A tmín bombas(3) talterna B1 talterna B2on on
resetreset
on onreset
reset
AC2 a AC1 AC3 a AC2 a descarga (on)AC2 a AC1 a descarga AC4 a AC2 (on)a descarga AC3 a AC2 AC4 a AC2 (on)AC2 a AC1 AC3 a AC2 AC4 a AC2 (on)
auxil a Cons (on)solar a Cons (on)auxil a Cons on (off) on (on)
on (off) on onoff
(on) / (off) on / reseta Aerog on
1 Memoria Descriptiva 114
1.5.5.4.4 Equipos de regulación y control
La regulación automática en los sistemas solares convencionales, y en
algunas de las grandes instalaciones se lleva a cabo mediante dispositivos
electrónicos de pequeño tamaño, diseñados explícitamente para esta tarea.
Suelen tener pocas entradas (típicamente 3 máximo, aunque hay equipos
mayores) y pocas salidas.
Estos dispositivos presentan una pantalla LCD, y los más complejos
permiten seleccionar las variables a ser monitorizadas, así como variar las
temperaturas de tarado.
La implantación de varios de estos equipos dispersos en una instalación
prolija en número de entradas y salidas sería ineficiente, por el gran número
de dispositivos de control local que habrían de disponerse, y la dificultad de
operación que ello conllevaría.
Figura 49Dispositivo de Regulación diferencial estándar
1 Memoria Descriptiva 115
Por todo ello, este proyecto propone la implantación de un sistema de
regulación centralizada. Ello se puede llevar acabo mediante un autómata
programable (PLC en lo que sigue) que permite integrar el control y mando
de todas las variables en un único equipo o un dispositivo comercial de la
marca especializada en regulación Steca, con 7 entradas y cuatro salidas,
ampliable, mediante adición de módulos independientes a 23 entradas y 16
salidas.
1.5.5.4.4.1 Regulación con PLC
Estos dispositivos son caros, y a su precio hay que añadir el importe de la
programación concreta para esta instalación.
Además se incorporará un PC básico, controlado al autómata, desde el
que se podrá modificar el código programado, y lo que es más importante,
monitorizar todas las variables que se deseen; el sistema es capaz de
Figura 50 Esquema conceptual funcionamiento PLC
1 Memoria Descriptiva 116
transferir las temperaturas a hojas de cálculo, facilitando el registro y el
cumplimiento de lo establecido en las normativas aplicables, en cuanto a
programa de mantenimiento.
Ésta última característica es especialmente útil en este tipo de
instalaciones, en que el seguimiento de la operación es esencial para el
correcto mantenimiento de la instalación, y la propuesta de acciones
correctivas, caso de ser necesarias. Una de las salidas generadas por el
sistema se presenta en la siguiente gráfica, que permite evaluar con facilidad
el tiempo que las distintas partes de un acumulador (superior, media e
inferior) han estado por encima de los 50º.
Figura 51 Evolución de la temperatura a distintos niveles del acumulador
1 Memoria Descriptiva 117
La implantación de este equipo eleva el coste del subsistema de regulación
(ver estudio económico y presupuesto); no obstante, el tamaño de la
instalación permite que este coste sea asumible, y la implantación del equipo
muy recomendable.
Además facilitará la tarea de programación de las medidas de prevención
de la Legionella que se especifican en apartados posteriores.
1.5.5.4.4.2 Regulación con equipos electrónicos comerciales.
La alternativa a esta regulación programada, cuya personalización eleva el
coste de la instalación, es la implantación de equipos comerciales. Los
existentes en el mercado van más encaminados al control de instalaciones
pequeñas, y por tanto tienen un menor número de entradas y salidas.
Se ha optado por un modelo de la marca Steca, que ofrece la posibilidad
de ampliar el número de variables controladas mediante dispositivos
independientes, que se pueden integrar al principal.
Figura 52 Ampliación al equipo principal de control
1 Memoria Descriptiva 118
El sistema de transmisión de datos queda representado en el siguiente
gráfico, proporcionado por el fabricante. Se hace especial hincapié en la
facilidad para comunicar el sistema con un ordenador portátil, donde se
realizaría el registro de datos necesario para el mantenimiento de la
instalación.
Además se ha considerado un equipo auxiliar específico para el control de
la Legionella propuesto, que incluye temporizador, y señal a bomba.
(Modelo Legionelus, distribuidor Salvador Escoda).
Figura 53Esquema conceptual transmisión de datos con regulación con dispositivos estándar
Figura 54 Legionelus
1 Memoria Descriptiva 119
1.5.5.5 Subconjunto de Apoyo
El sistema solar que se ha propuesto en lo que precede no cubre toda la
demanda de energía térmica para ACS de la instalación hospitalaria.
Esto obliga a no poder prescindir del sistema de calderas convencional.
Ha de tenerse en cuenta que la producción agregada anual del sistema
solar estará en torno al 75% de la demanda. Ello no significa que el sistema
auxiliar deba dimensionarse para aportar el 27% restante; más bien al
contrario, habrá que prever que el comportamiento medio mensual que se ha
empleado para el cálculo, no será la constante durante todo el mes. Así,
habrá días de Diciembre, por ejemplo, en los que el aporte solar será nulo.
Satisfacer la demanda térmica esos días supone disponer de un sistema capaz
de hacerlo sin aporte solar alguno.
1.5.5.5.1 Tecnología empleada en el sistema auxiliar
Puesto que la instalación dispone de servicio de gas natural, se elegirá este
combustible, por lo adecuado, técnica y económicamente, de las calderas que
emplean este gas.
El gas natural es un combustible barato, su el suministro es continuo y está
garantizado. El hecho de que el combustible que sustituirá el aporte solar
1 Memoria Descriptiva 120
tenga un bajo coste, repercute en los valores de rentabilidad y tasa de retorno
de la instalación.
No obstante, en el estudio económico se justifica la inversión, toda vez que
se cumple además con el Código Técnico de la Edificación.
Por otra parte, los niveles de emisión de CO2 y otros GEI’s de este
combustible son bajos, dados su alto poder calorífico y el elevado
rendimiento de la combustión en las calderas (en torno al 95%).
1.5.5.5.2 Potencia de la instalación convencional
El dimensionado de las calderas a instalar depende de la integración en el
proyecto global. Probablemente la potencia de caldera se calcule teniendo en
cuenta la cobertura a los sistemas de ACS y calefacción.
Se propone una potencia mínima necesaria de 160kW, exclusivos para el
sistema de ACS, que se justifican en el siguiente razonamiento:
Un día muy desfavorable se tomará el agua de la red a 8º C. El perfil de
consumo presentado en las gráficas del apartado 1.5.3.5.2 indica que entre las
8 y las 11:00 horas podría ser consumido el 50% del volumen de ACS diario,
en un día de consumo pico. Ese consumo por día se ha fijado, con cierto
margen de seguridad en 15840 l/día de ACS a 50º.
Luego:
1 Memoria Descriptiva 121
Consumo constante en 3 horas = 15840·0.5=7920 litros a 50º C
Energía térmica = 7920·4180·(50-8) = 1390 MJ necesarios
Al ser en tres horas:
Pcalderas = ≈3600·3
10·1390 6
130kWth
Luego serían necesarios unos 130 kW térmicos [kWth según la AIE] para
esa situación desfavorable. Por tanto, se fija esa potencia como mínima para
el sistema de ACS, y 160 kW como valor recomendado, dejando un margen
de seguridad necesario, para posibles situaciones de elevación de la
demanda, como posibles duplicados de las habitaciones individuales para
aumentar la capacidad hospitalaria.
Figura 55 Caldera de Gas
1 Memoria Descriptiva 122
Ha de tenerse en cuenta que la potencia instalada por el sistema solar será
de unos 190kW, según el factor de conversión propuesto por la Agencia
Internacional de la Energía (AIE), que establece el cambio de superficie de
captador plano en potencia sin más que multiplicar los metros cuadrados por
0.7, para obtener kW térmicos.
Considérese por otra parte, que el sistema auxiliar debe ser capaz de
asumir todo el consumo en caso de operaciones de mantenimiento de la
instalación, o en días de muy baja irradiación. Además, ha ser capaz de
suministrar la energía suficiente en un espacio relativamente corto de
tiempo, para los tratamientos térmicos de prevención de la Legionella, que se
detallan en el apartado siguiente.
1 Memoria Descriptiva 123
1.5.5.6 Medidas de prevención de la Legionella
1.5.5.6.1 La Legionella
La Legionelosis es una enfermedad bacteriana de origen ambiental, que
suele presentar dos formas clínicas diferenciadas: la infección pulmonar o
“enfermedad del legionario” y la forma no neumónica conocida como “fiebre
de Pontiac”, de pronostico leve.
La enfermedad tiene un periodo de incubación de 2 a 10 días y se
manifiesta con síntomas de cuadro gripal con fiebre, malestar, dolores
musculares, acompañado por tos, dificultad para respirar y en algunos casos
con vómitos, diarreas, náuseas y dolor abdominal. Una vez superada la
enfermedad no suele dejar secuelas, sin embargo este tipo de neumonías
presenta una elevada mortalidad, tal y como muestran las tablas siguiente,
obtenidas del instituto del frío del CSIC.
1 Memoria Descriptiva 124
El contagio se realiza por vía respiratoria. Son raros los contagios por la
vía digestiva. En instalaciones de ACS se dan las condiciones para el contagio
en cabezas pulverizadoras (duchas y grifos) o a través del vapor de agua.
Figura 56 Comportamiento de la bacteria frente a temperaturas
1 Memoria Descriptiva 125
Especial cuidado se ha de prestar a los rangos de temperaturas de trabajo,
tal y como muestra el gráfico anterior, en el que se presenta el estado
bacteriano frente a la temperatura.
1.5.5.6.2 Normativa de aplicación
La reglamentación especifica para la prevención de la Legionelosis en las
instalaciones es:
- Criterios Higiénico-Sanitarios para la prevención y control
de la Legionelosis. Real Decreto 909/2.001 de 27 de julio.
- UNE 100.030/01 Guía para la prevención y control de la
proliferación de la Legionella en instalaciones.
1.5.5.6.3 Mecanismos de prevención propuestos
En el diseño de la instalación que presenta este proyecto, se ha tomado en
consideración en todo momento la importancia de las actuaciones
preventivas de la Legionelosis.
Tales son:
- Fijación de la temperatura de acumulación en torno a 50º,
aun siendo ésta la variable que más influye en los cálculos
energéticos. Ello ha supuesto, por ejemplo, un incremento en
1 Memoria Descriptiva 126
el número de paneles próximo a 10 unidades, para los
criterios de cálculo que se han seguido.
- Elección del cobre como material de las conducciones. Entre
otras características que le confieren como idóneo para estas
instalaciones, existen estudios que prueban las características
bacteriostáticas del cobre en contacto con el agua. Los índices
de reproducción tanto de las bacterias Coli como de
Legionella son claramente inferiores en las tuberías de cobre
que en las de otros materiales.
- Accesibilidad para la inspección y posible desinfección de
los equipos: bocas de registro en los acumuladores, circuito
de desagüe, vaciado de colectores, inclinación en el trazado
hidráulico, etc.
Además de estas consideraciones, se propone la ejecución programada
(mediante el equipo de regulación actuado por el PLC) de un tratamiento
térmico con carácter periódico.
Tal tratamiento consistirá en la elevación de todo el sistema a 70º
(temperatura a la que la bacteria muere instantáneamente), durante horas
comprendidas entre las 1:00 y las 6:00 de la mañana, especialmente en los
1 Memoria Descriptiva 127
meses de invierno, en que la temperatura del sistema de acumulación no
alcanzará altos valores por ser baja la irradiación incidente.
En concreto, se propone la realización de un tratamiento térmico
bimensual, comenzando en Enero, exceptuando los meses de Mayo, Junio,
Julio y Agosto.
Esto es, atendiendo al siguiente calendario:
E F Mz Ab My Jn Jl Ag S O N D
x x x x
Lo que supone un total de 4 tratamientos térmcos anuales.
1.5.5.6.4 Circuito Antilegionella
A tales efectos se ha dotado a la instalación de un ramal hidráulico desde
la salida del acumulador auxiliar, hasta el punto frío (parte inferior) del
cuarto acumulador, es decir, el de entrada del agua de red.
La impulsión del circuito en dicha conducción se efectuará mediante una
bomba individual, similar a las del grupo de presión del circuito secundario.
1.5.5.6.5 Coste energético de los tratamientos térmicos.
Resulta necesaria la comparación del aporte energético demandado por
este tratamiento, con el acumulado anual del sistema solar, puesto que de ser
1 Memoria Descriptiva 128
desmesurado el requerimiento de dicho tratamiento, sería inviable
energéticamente (y económicamente) la instalación objeto de este proyecto.
Para ello emplearemos la expresión de la energía aportada a una masa
fluida que sufre un incremento de temperatura.
TcmE p Δ= ··
donde m representa la masa total de fluido, cp el calor específico del agua,
a presión constante, y ΔT el salto térmico provocado.
Se tomará como temperatura de acumulación 25º, pese a que en el
momento de inicio de algún tratamiento ésta sea mayor.
El voluem total de fluido sometido al tratamiento es aproximadamente el
de los acumuladores (además de las conducciónes y elementos singulares), es
decir, 17500 litros de agua.
La temperatura a la que se llevará al fluido serán los 70º fijados
anteriormente. Por tanto:
E = 17500·4180·(70-25) = 3300 MJ será el coste de cada tratamiento térmico,
y el de los cuatro:
Et= 3300·4 ≈ 13000 MJ
1 Memoria Descriptiva 129
El sistema solar aporta al año unos 630000MJ, de manera que el coste
energético del tratamiento comporta un 2% del aporte solar anual. Este
volúmen energético no es despreciable, pero es perfectamente asumible por
el sistema.
El tiempo empleado para ello serán unas 5h en cada tratamiento, contando
con una potencia instalada en calderas de 160kW.
1 Memoria Descriptiva 130
1.5.5.7 Circuito Hidráulico
La integración de los elementos descritos en el presente documento se
materializa en el esquema de principio de la instalación. Se muestra detalle
en el apartado de planos.
Las consideraciones que se han tenido en cuenta para su elaboración, son
las expuestas de manera individual en los apartados antecedentes. Todas
ellas han sido integradas, en atención a los principios de diseño mencionados
en apartados iniciales, el seguimiento de las recomendaciones de los criterios
de buenas prácticas mencionados, y las prescripciones establecidas por la
normativa.
1 Memoria Descriptiva 131
1.5.5.8 Otros componentes del sistema
1.5.5.8.1 Valvulería
Se dotará al sistema de válvulas de corte de tipo esfera en todos los
elementos de la instalación, a fin de poder realizar operaciones de
mantenimiento, reparación o sustitución con comodidad.
A fin de evitar efectos termosifónicos perjudiciales (pérdidas energéticas
durante la noche) se dispondrá de válvulas antirretorno en determinados
puntos de la instalación. Dichas válvulas no serán de tipo clapeta en
conducciones de diámetro 54 mm, puesto que con su uso aumentan los
efectos perjudiciales de golpes de ariete en arranque del grupo de presión.
Las válvulas de tres vías que conducen el fluido en el sistema serán
reguladas por un servomotor y control del tipo todo nada.
Figura 57Válvulas antirretorno de bola y de seguridad
1 Memoria Descriptiva 132
Un inconveniente del empleo de cobre en instalaciones grandes es el
elevado coste de los accesorios cuando el diámetro es superior a 54mm. En
este caso, no se supera ese diámetro.
El aporte al circuito de consumo se hará a través de válvulas termostáticas,
que limiten la temperatura de preparación del agua, a la máxima permitida
para consumo (50º)
Se incorporará un sistema de llenado automático, para el que se dispondrá
una válvula multiuso, que permita el vaciado manual, en el punto más bajo
de la instalación, cerca del depósito de reposición.
1.5.5.8.2 Circuito de llenado automático
Se dotará al sistema con un depósito de 100l con fluido caloportador de
reposición para suplir las pérdidas que se pudieran ocasionar en las válvulas
de seguridad, u otras pérdidas imprevistas.
Dicho sistema cuenta con un pequeño grupo de bombeo, y una válvula de
nivel en el depósito, con actuación sobre la bomba.
Figura 58 Vávula mezcladora, y multiuso para llenado
1 Memoria Descriptiva 133
Figura 59 Esquema del circuito de llenado
1 Memoria Descriptiva 134
1.6 Cuadro Resumen de la Instalación
Las principales cifras del proyecto se presentan en la siguiente tabla:
Número de Colectores 108b 0,78 -
k1 3,135 W/m^2·Kk2 0,024 W/(m·K)^2
Superficie de Captación 270 m^2
Inclinación 50 º
Consumo ACS 15840 l/díaT consumo 48 º
V acum 17500 litrosT acum 48 º C
Potencia Instalada 189 kWDemanda energética anual 845928 MJ
234980 kWhProducción energética anual 643617 MJ
Caudal Primario 8000 l/hCaudal Secundario 8000 l/h
Cobertura SolarFchart 76%
CENSOLAR 70%
Energía Auxiliar Gas Natural
Ahorro CO2 36,0 tCO2-año
Presupuesto 244267,34 €Período de Retorno Inversión 12 años
Rentabilidad de la Inversión 19%
Coste del kW instalado 1.292,4 €
.:: LAS CIFRAS DE LAS INSTALACIÓN
1 Memoria Descriptiva 135
1.7 Resumen del presupuesto
El presupuesto de este proyecto asciende a 244.267,34 €
DOSCIENTOS CUARENTA Y CUATRO MIL DOSCIENTOS SESENTA Y
SIETE EUROS, CON TREINTA Y CUATRO CÉNTIMOS.
1 Memoria Descriptiva 136
1.8 Conclusiones
1.8.1 Método de cálculo
Existen divergencias entre los métodos de cálculo más extendidos en el
campo de la energía ST BT. Esas diferencias se reducen cuando el
dimensionado es para una instalación grande; en instalaciones pequeñas las
diferencias pueden ser cruciales para su correcto funcionamiento.
1.8.2 Propuesta técnica
El mercado está madurando rápido en este sector, de manera que se
pueden adquirir productos de alta calidad con precios descendentes.
Los elementos escogidos atienden a las más altas especificaciones de
calidad existentes en dicho mercado.
La integración de dichos elementos ha sido cuidada para que el consumo
de solar sea siempre preferente.
Se han tomado medidas de seguridad de suministro, funcionamiento y
prolongación de la vida útil, tales como redundancia en los grupos de
presión, correcto dimensionado de sistema solar y auxiliar, trazado
hidráulico equilibrado y consideraciones sobre corrosión en los elementos.
1 Memoria Descriptiva 137
1.9 Bibliografía
[PRIE98] PRIETO, J.I., Fundamentos y Aplicaciones de la Energía Solar Térmica
con ejercicios explicados. Servicio de publicaciones de la Universidad de
Oviedo. 2ª edición, 1998.
[CENS92] Centro de estudios de la energía solar. Instalaciones de energía
solar. Sistemas de aprovechamiento térmico (Tomos I, II, III y IV). Sevilla, Editorial
PROGENSA. 3ª edición, 1992.
[GARC05] García Casals, Xavier. Apuntes de la asignatura Energías
Renovables, Circulación interna, 2005
[IDAE02] I.D.A.E., Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones de Baja
Temperatura, Revisión 2002
[CTE06] Ministerio de Vivienda, Código Técnico de la edificación, Sección HE-
4, 2006
[CARR05] Carratalá Fuentes, Juan; Roca Suárez, Manuel; Solis Robaina,
Javier. Instalaciones convencionales de Agua Caliente, Departamento de
construcción arquitectónica de la Escuela Técnica Superior de Arquitectura
de las Palmas de Gran Canaria, 2005
[GARC02] García San José, Ricardo, Criterios higiénico sanitarios para la
prevención y control de la Legionelosis, Ingeniería Factor 4, Bilbao, 2002.
1 Memoria Descriptiva 138
[BOSQ05] Bosqued, Roberto; Heras, Mª Rosario, Criterios para la
integración de la energía solar en los edificios, Revista Técnica el Instalador, abril
2005
[CEBA01] Ceballos Amandi, José Ángel, La prevención de los Riesgos
Laborales. Trabajos con otras Empresas y Profesionales, Revista Anales de
Mecánica y Electricidad, ene-feb 2001
[TECN06] Varios autores, Varios artículos, Revista Técnica Industrial, núm
261, volumen especial sobre control de la legionella, enero 2006.
[AYTO03] Departamento Central de Medio Ambiente, Ayto. de Madrid,
Ordenanza Sobre Captación de Energía Solar para Usos Térmicos, BOCM núm 15,
18 Energo de 2003
[SODE04] Sociedad para el Desarrollo Energético de Andalucía
(SODEAN, SA), Texto refundido de las especificaciones técnicas de diseño y
montaje de instalaciones solares térmicas para producción de agua caliente y las
modificaciones de aplicación en el programa Prosol, SODEAN, INTA, Junta
Andalucía, Julio 2004
[SALV05] Salvador Escoda, SA, Manual Técnico de Energía solar Térmica,
Salvador Escoda, Marzo 05
1 Memoria Descriptiva 139
[APER00] Generalidad de Catauña y Asociación de Productores de
Energías Renovables de Cataluña, Criteris de Qualitat i Disseny, d’Instal·
lacions d’energia Solar per a Aigua Calenta i Calefacció, APERCA, 2000
[PER05] Plan de Energías Renovables
Otra normativa de aplicación y consulta.
Otros proyectos de contenido relacionado.
1 Memoria Descriptiva 140
1.10 Referencias Web
ENTIDADES RELACIONADAS CON LA ENERGÍA SOLAR
CENSOLAR
http://www.censolar.es/menu8.htm
IDAE, aspectos básicos de la energía, simulador de cálculo, documentos
sobre ayudas y Pliego de Condiciones Técnicas
http://www.idae.es/index.asp?i=es
SODEAN,
http://213.227.43.173/monitorizacion/secc.asp?rtu=RTU002
MADRID SOLAR
http://www.madrid.org/cs/Satellite?pagename=CAEEM/Page/HomeC
AEEM
LABORATORIOS DE HOMOLOGACIÓN PANELES
www.inta.es
http://www.cener.com/index221f.html
ASOCIACIÓNES DE PRODUCTORES
1 Memoria Descriptiva 141
www.asit-solar.com
http://www.aperca.org/bibliografia.htm
EMPRESAS INSTALADORAS
http://www.aiguasol.com/index.php?page=392
http://www.soliclima.com/
http://www.caloryfrio.com/dossiers/saberhacer-solar-
mapa.htm?jsessionid=2143131141138235187
FABRICANTES Y PROVEEDORES
http://www.wagner-solartechnik.de/ES/start.html
http://www.viessmann.co.uk/products/technical-documents.php
http://www.salvadorescoda.com/
www.termicol.com
http://www.ibersolar.com/
http://www.lapesa.es/
http://www.wilo.es/w3a/
http://www.grundfos.com/web/homees.nsf
1 Memoria Descriptiva 142
http://www.promasol.com/descargas/descargas.html
http://www.chromagen.biz/SiteFiles/1/75/727.asp
http://www.frigicoll.es/frigicoll/esp/divisiones/aire/productos/marco
s.asp
www.energiadisol.com
www.saclima.com
http://www.inelsacontrols.com/
http://www.rayosol.es/
http://www.vaillant.es/
http://www.thisaonline.com/proveedores.shtml
http://www.factor4.es/asp/lstArtTecnicos.asp?idTema=10
http://www.asetub.es/empresas/asetub/
http://www.pikasoingenieria.com/
http://www.dunphycombustion.com/administracio/pdf/energia%20sol
ar%20termica.pdf
www.ibersolar.com
1 Memoria Descriptiva 143
http://www.tyfo.de/index_english.html
CODIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN
http://www.codigotecnico.org/espa/preley.htm
APUNTES DE ENERGÍAS RENOVABLES EN LA ESCUELA TÉCNICA
SUPERIOR DE INDUSTRIALES DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE
MADRID
http://www.euitt.upm.es/departamentos/ef/ficheros%20ing%20energia
%20renovable/Tema4.pdf
REFERENCIAS ESTADOUNIDENSES
http://www.seia.org/
http://www.solarroofs.com/
http://www.itdg.org/docs/technical_information_service/solar_water_h
eating.pdf
http://www.backwoodshome.com/articles/hackleman65.html
BASE DE DATOS SOLAR DE LA NASA
http://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/sse.cgi?galan.javier@gmail.com
REFERENCIA CANADIENDSE: bases de datos y software de cálculo
1 Memoria Descriptiva 144
http://www.retscreen.net/
BUSCADOR DE COORDENADAS
http://www.astrored.org/efemerides/longitud_y_latitud/
CONVERTIDOR DE UNIDADES:
http://www.iea.org/dbtw-wpd/Textbase/stats/unit.asp
PÁGINAS DE NOTICIAS Y ARTÍCULOS RELACIONADOS CON LA ST BT
www.energias-renovables.com
http://www.docrenewableenergy.info/es_path-
es%5cenergias+renovables%5csolar+t%c3%a9rmica~action-~url-
1.2 Cálculos
2 Cálculos 146
2 Cálculos
2.1 Introducción
A continuación se exponen los métodos y expresiones de cálculo
empleados en el dimensionado de la instalación.
Primeramente se detallan el procedimiento de estimación de la carga
energética demandada por la instalación sanitaria.
Posteriormente, los métodos de aproximación a la superficie de captación
necesaria.
Por último se detallan los criterios técnicos (analíticos y experimentales)
que se han tenido en cuenta para la definición de los componentes del
circuito hidráulico.
2.2 Evaluación de la carga de consumo
Partiendo de las temperaturas del agua de red, se ha evaluado mes a mes
la energía necesaria para obtener la cantidad de agua caliente requerida, a la
temperatura deseada (48ºC a efectos de cálculo), mediante la expresión:
TmcQ e Δ=
2 Cálculos 147
donde Q representa el consumo energético, m la masa de ACS consumida, ce
es el calor específico del agua a presión constante, y el salto térmico, la
diferencia entre la temperatura de consumo y la de red.
Se han tenido en cuenta los orígenes de consumo, la estimación prevista
en función de los criterios de consumo establecidos por I.D.A.E. y CTE, y el
grado de ocupación previsto en el centro hospitalario (que es del 100%).
2.3 Método de Cálculo Recomendado por el CENSOLAR
Búsqueda del valor de H (irradiación horizontal media) [MJ/m2] (y
corrección si procede por ser un emplazamiento favorecido o desfavorecido
por orografía, nubosidad, etc.).
Corrección por inclinación, coeficiente k tabulado como función de
inclinación de colector y latitud.
Corrección por intensidad umbral (200 W/m2): empíricamente se cifra en
un 6% la energía desaprovechada diaria por incidir la radiación al principio y
al final del día de manera que no se aprovecha.
cHkE ··94.0=
2 Cálculos 148
2.3.1 Intensidad útil y rendimiento del colector
La intensidad incidente sobre la superficie de los colectores irá variando
conforme transcurra el día. Se trabaja a efectos prácticos con una intensidad
media y un tiempo útil del día. Este tiempo ha sido determinado
empíricamente para cada mes, distintas latitudes.
La intensidad útil será por tanto
I=E/t
2.3.2 Cálculo del rendimiento del colector
Debe analizarse, como el resto de variables, mes a mes. Su expresión:
[ ]IttFUF amN /)()( −−= ταη
donde:
η es el rendimiento
F un factor corrector por sustituir la temperatura media de la placa (de la
que viene en origen la expresión) por la temperatura media del fluido, más
cómoda.
(τα)N el producto de la transmitancia de la cubierta trasparente y la
absortancia de la placa absorbedora, evaluado para una radiación directa de
dirección coincidente con la normal
2 Cálculos 149
U es el coeficiente global de pérdidas (W/m2·ºC)
Tm la temperatura media del fluido, que empíricamente es similar a la
temperatura media en la acumulación. Ésta es por otra parte muy similar a la
de consumo, por tanto, estas tres temperaturas distintas en origen, son en la
práctica similares.
Ta es la temperatura ambiente.
Se tiene en cuenta una corrección de 0.97 (experimental) puesto que la
suposición de (τα)N introduce un error, ya que la radiación no incide de
forma perpendicular al colector a lo largo del día.
El efecto de la suciedad y el envejecimiento de la cubierta transparente
hace que τ disminuya por término medio en un factor igual a 0.97.
Los meses en que el rendimiento resulte menor que el 10%, se tomará
como nulo.
2.3.3 Aportación solar por m2
Una vez conocidos la energía neta incidente E y el rendimiento del
colector, la energía aportada por cada metro cuadrado de colector en cada
mes viene dada por su producto ηE.
2 Cálculos 150
2.3.4 Energía Disponible por m2 superficie colectora
La energía calculada en el apartado anterior no estará disponible por
completo, puesto que se producirán pérdidas de calor en función del grado y
calidad del aislamiento térmico, pérdidas en el intercambiador, etc.
Además se tendrá en cuenta el grado de desfase entre captación y
consumo.
Según (CENS98), para la instalación de este proyecto esas pérdidas se
pueden estimar en un 15%.
2.3.5 Superficie Colectora
La hipótesis de cálculo de este método es que la superficie disponible
óptima surge de igualar el volumen energético anual consumido, con el
volumen energético anual aportado, aunque exista desfase entre ambos
(sobreproducción en verano, falta en invierno).
Por tanto, la superficie colectora surge de dividir las necesidades
energéticas totales entre la energía neta disponible.
EQS
··85.0 η=
2 Cálculos 151
2.4 Método de Cálculo Recomendado por el IDAE
Para el dimensionado de las instalaciones de energía solar térmica el IDAE
sugiere el método de las curvas f (F-Chart), que permite realizar el cálculo de
la cobertura de un sistema solar, es decir, de su contribución a la aportación
de calor total necesario para cubrir las cargas térmicas, y de su rendimiento
medio en un largo período de tiempo.
Este método está ampliamente aceptado como un proceso de cálculo
suficientemente exacto para largas estimaciones; no obstante, no ha de
aplicarse para estimaciones de tipo semanal o diario.
Para desarrollarlo se utilizan datos mensuales medios meteorológicos, y es
perfectamente válido para determinar el rendimiento o factor de cobertura
solar en instalaciones de calentamiento, en todo tipo de edificios, mediante
captadores solares planos.
Su aplicación sistemática consiste en identificar las variables
adimensionales del sistema de calentamiento solar y utilizar la simulación de
funcionamiento mediante ordenador, para dimensionar las correlaciones
entre estas variables y el rendimiento medio del sistema para un dilatado
período de tiempo.
La ecuación utilizada en este método puede apreciarse en la siguiente
fórmula:
2 Cálculos 152
f = 1,029 D1 - 0,065 D2 - 0,245 D1 2 + 0,0018 D22 + 0,0215 D13
La secuencia que suele seguirse en el cálculo es la siguiente:
1. Valoración de las cargas caloríficas para el calentamiento de agua
destinada a la producción de A.C.S. o calefacción.
2. Valoración de la radiación solar incidente en la superficie inclinada del
captador o captadores.
3. Cálculo del parámetro D1.
4. Cálculo del parámetro D2.
5. Determinación de la gráfica f.
6. Valoración de la cobertura solar mensual.
7. Valoración de la cobertura solar anual y formación de tablas.
Las cargas caloríficas determinan la cantidad de calor necesaria mensual
para calentar el agua destinada al consumo doméstico, calculándose
mediante la siguiente expresión:
Qa = Ce C N (tac – tr)
donde:
Qa = Carga calorífica mensual de calentamiento de A.C.S. (J/mes)
2 Cálculos 153
Ce = Calor específico. Para agua: 4187 J/(kgA°C)
C = Consumo diario de A.C.S. (l/día)
tac = Temperatura del agua caliente de acumulación (°C)
tr = Temperatura del agua de red (°C)
N = Número de días del mes
El parámetro D1 expresa la relación entre la energía absorbida por la placa
del captador plano y la carga calorífica total de calentamiento durante un
mes:
D1 = Energía absorbida por el captador / Carga calorífica mensual
La energía absorbida por el captador viene dada por la siguiente
expresión:
2 Cálculos 154
2 Cálculos 155
Las tablas que resultan de la aplicación de ambos métodos, y gráficas
comparativas de los resultados obtenidos se muestran a lo largo de la
Memoria Descriptiva.
2 Cálculos 156
2.5 Dimensionado Elementos
2.6 .:: ELEMENTOS DE LA INSTALACIÓN
SUP CAPTACIÓN 270 m2
Volumen [L] [m3]recomendación pct I.DAE aprox M 15840 15,84 M=carga de consumo litros/díarecomendación SODEAN V/M [L/L]
min 0,81,10 sí
max 1,2Volumen ELEGIDO 17500 1500 auxiliar
recomendación pct I.DAE V/A [L/m2]mismos valores CTE min 50
64,8 símax 180 120 Para SODEAN
recomendación SODEAN M/A [L/m2]min 60
58,7 nomax 100
RITE A/M 100*[m2/L]min 1,25
1,70 símax 2
INTERCAMBIADORES Potencia [kW] [kCal/h]min 135 116159,0max 180,00 154878,7
S_interc [m2]min 67,50max 90,00
CAUDALESSEGÚN CENSOLAR Caudal 1ario [l/h-m2col] con anticong* [l/h]
min 50 55 14850recom 60 66 17820 Q1/S --> 29,6máx 75 82,5 22275 Q2/S --> 29,6
Caudal 2ario [l/h-m2col] [l/h] [m3/s] Q1 --> 8000min 50 13500 0,00375 Q2 --> 8000
recom 60 16200 0,0045máx 75 20250 0,005625
Incremento de Q 2ario 20% + q1 35,56 para que el secundario tenga mayor presión
SEGÚN WAGNER Caudal 1ario [l/h-m2col] [l/h-m2col] [l/h] [m3/s]min 20 22 5940 0,00165máx 30 33 8910 0,002475
RITE Caudal 1ario [l/h-m2col]min 43,2máx 57,6 no
CTE Seguir recomendaciones de fabricanterecomendación SODEAN
min 42 min 4229,63 no 29,63 no
max 60 max 60
CONDUCCIONES Aproximación
regla sencilla CENSOLAR Dmin [mm] 45,55velocidades máximas
1,3 Dmin [mm] 46,651,5 Dmin [mm] 43,43 máxima velocidad para CENSOLAR
1ario 2ario
DEFINITIVOS
2 Cálculos 157
En esta tabla se recogen las especificaciones de algunos fabricantes e
instituciones, así como de normativa. Se ha empleado para interrelacionar las
distintas variables de la instalación, a fin de conseguir el cumplimiento de la
normatia en la medida de lo posible (en ocasiones dos reglamentos distintos
plantean situaciones contradictorias) a la vez que la consecución de la mejor
definición posible del sistema.
2.7 Corrección consumo unitario por temperatura
El CTE ofrece consumos de referencia que se han de emplear en ausencia
de históricos de consumo para nuevos proyectos. La referencia se hace a una
temperatura de consumo de 60º. Caso de ser distinta la de la aplicación en
concreto se han de corregir dichos consumos en atención al siguiente
procedimiento:
BOMBAS 1º Caudal 8000 l/hPmax 1,89 kW Según CTE 1% Pot Instalación
Pérdida Carga 44,22a vencer
VASO EXPANSIÓNa 20º a 90º
Volumen total 1º 0,798 [m3] densidad kg/m3 1040 995Aproximación mala 0,222 [m3]
Cálculo CENSOLAR barVu 0,0359 según aprox IDAE 4,5% pf 7
0,0361 igualando masas a temperaturas extremas pi 1,8ku 0,743
V--> 0,049 [m3]ELEGIDO --> 80 [L]
2 Cálculos 158
2.8 Cálculos de tuberías y pérdidas de carga
2.8.1.1.1.1 Pérdidas de carga primarias:
Son las originadas por la propia circulación de un fluido por el interior de
un tubo recto. La presión de éste disminuye linealmente a lo largo del
mismo.
Serán obtenidas analíticamente mediante la expresión
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=Δ
gv
DLdH R 2
2
λ
donde
HΔ representa la caída de presión como altura de columna de agua
2 Cálculos 159
λ coeficiente de rozamiento, el cual depende de la rugosidad de la
tubería y de las características de la corriente fluida.
Rd densidad relativa del líquido caloportador
y L es la longitud de la conducción, D su diámetro interior, v la velocidad
del fluido y g la constante gravitatoria.
La determinación del parámetro λ se hará mediante correlaciones
experimentales con el número adimensional de Reynolds, expresado:
μρ vDRe =
con ρ la densidad del fluido calor portante (1020 kg/m3 para 40º),
y μ la viscosidad absoluta del fluido (0.0025 kg·m-1s-1para 40º)
De la evaluación de este parámetro adimensional en cada tramo
deducimos si el régimen es laminar o turbulento, y con ello empleamos
correlaciones aproximadas para la determinación del coeficiente de
rozamiento.
Si el régimen es laminar (Re<2400) emplearemos la expresión:
eR/64=λ
2 Cálculos 160
y cuando sea turbulento (Re>300) esta otra. (En ST BT se trabaja muy
comúnmente en régimen moderadamente turbulento)
25.0/32.0 eR=λ
La determinación de este parámetro propio del régimen en la conducción
es difícil, y por tanto se emplearán esas expresiones aproximadas. El cálculo
sería más preciso con un Diagrama de Moody propio del fluido de trabajo,
sin embargo el fabricante no proporciona esta información.
2.8.1.1.1.2 Pérdidas de carga segundarias o locales
El paso de la corriente a través de obstáculos en el trazado hidráulico, tales
como válvulas, estrechamientos, codos, cambios de dirección, derivaciones
de flujo, etc., provoca pérdidas de carga locales, a consecuencia de la
disipación de energía que en ellos se produce.
Figura 60Diagrama de Moody Agua
2 Cálculos 161
Estas pérdidas de carga son función directa del cuadrado de la velocidad
del fluido, lo cual supone otro motivo para mantener la velocidad por debajo
de la cota antes establecida.
2.9 Caudales
El cálculo de caudales en función del diámetro, que se fija en atención a las
restricciones de pérdida de carga unitaria, y cotas máximas de velocidad (por
efectos del ruido causado), se representa en la siguiente tabla:
.:: CAUDAL POR TRAMOS pérdida de carga lineal según diagrama0 1 2 3 4
TRAMO Grupos Col facción Q/Qtotal Q [L/h] Q [m3/s]1 36 100,0% 8000 0,00222222 18 50,0% 4000 0,00111113 9 25,0% 2.000 0,00055564 8 22,2% 1.778 0,00049385 7 19,4% 1.556 0,00043216 6 16,7% 1.333 0,00037047 5 13,9% 1.111 0,00030868 4 11,1% 889 0,00024699 3 8,3% 667 0,000185210 2 5,6% 444 0,000123511 1 2,8% 222 0,0000617
5 6 7 8 9 10Dmin (Cu) mm Dr mm D int v(graf) v (m/s) mm ca
45,6 54 51 1,1 1,09 3035,7 42 39,6 0,9 0,90 3028,0 35 32,6 0,68 0,67 22,526,9 35 32,6 0,56 0,59 1525,7 28 26 0,75 0,81 3624,3 28 26 0,68 0,70 3022,8 28 26 0,58 0,58 2321,1 28 26 0,48 0,47 1619,1 22 20 0,48 0,59 2816,6 22 20 0,37 0,39 1413,0 18 13,5 0,29 0,43 12
2 Cálculos 162
2.10 Volumen del Primario
2.11 Vaso de Expansión
La capacidad o volumen útil del depósito Vu debe ser igual, como mínimo
al aumento total de volumen por la dilatación del fluido caloportador de la
instalación, a la temperatura total que se considere.
Además, interviene un número adimensional denominado coeficiente de
utilización Ku que relaciona el volumen total del depósito con su volumen
útil, y que depende de la altura manométrica de la instalación, y de la
presión máxima de trabajo.
fifu pppK /)( −=
donde pf es la presión absoluta máxima de trabajo,
pi es la presión absoluta de la altura manométrica (presión mínima en el
vaso de expansión)
Tramo Baterías Q [l/h] Q [m3/s] Longitud [m] Dext [mm] Dint [mm] Dint [m] V [m3]1 36 8000,0 0,00222 34 54 51 0,051 0,0692 18 4000,0 0,00111 106 42 39,6 0,0396 0,1313 9 2000,0 0,00056 20 35 32,6 0,0326 0,0174 8 1777,8 0,00049 34 35 32,6 0,0326 0,0285 7 1555,6 0,00043 34 28 26 0,026 0,0186 6 1333,3 0,00037 34 28 26 0,026 0,0187 5 1111,1 0,00031 34 28 26 0,026 0,0188 4 888,9 0,00025 34 28 26 0,026 0,0189 3 666,7 0,00019 34 22 20 0,02 0,01110 2 444,4 0,00012 34 22 20 0,02 0,01111 1 222,2 0,00006 95 18 13,5 0,0135 0,014
Intercambiador 60 canales 0,005 litros/canal 0,300Colectores 108 1,35 litros/colector 0,146
TOTAL= 0,798 m3
2 Cálculos 163
ku el coeficiente de utilización
vu el volumen de expansión (capacidad útil del depósito).
1.3 Estudio económico
3 Estudio económico 165
3 Estudio económico
3.1 Introducción
Un proyecto de ingeniería surge para satisfacer una necesidad. En este
sentido los proyectos de energía solar térmica, y en concreto el descrito en
este documento, cumplen esta máxima en un triple ámbito:
- Lograr la autosuficiencia del usuario al evitar la dependencia
de fuentes energéticas convencionales, lo que redunda en
una mayor comodidad.
- Contribuir de manera notable a frenar los efectos derivados
del efecto invernadero, mediante la no emisión de producto
de combustión alguno.
- Y por último, llegar a alcanzar un beneficio económico
mediante el aprovechamiento de una energía que llega
directa y gratuitamente al emplazamiento.
Los dos primeros puntos se justifican en el estudio energético y en el de
impacto ambiental. Es este tercer aspecto económico el discutido en este
punto.
3 Estudio económico 166
3.2 Consideraciones previas
En todo momento ha de diferenciarse la inversión necesaria para la
instalación solar, y la correspondiente a la convencional. Puesto que se
cuenta con la posibilidad de días de aporte solar nulo, la instalación de apoyo
ha de ser dimensionada como si la solar no existiese, a fin de garantizar el
suministro.
Si la instalación solar no fuese llevada a cabo, la inversión en la
convencional sería prácticamente idéntica. Por estas razones, en la evaluación
económica de una instalación de ST BT se tiene en cuenta lo que se
denominará la “inversión diferencial” (CENS98), consistente en la
correspondiente a la instalación solar, excluyendo los elementos que de otra
forma hubieran existido igualmente.
3.3 Indicadores económicos empleados
Se argumenta la idoneidad económica de la instalación mediante el uso de
los siguientes conceptos económicos:
PERÍODO DE RETORNO DEL CAPITAL INVERTIDO: indicador del
tiempo transcurrido desde la realización de la inversión hasta que el ahorro
que ésta produce halla amortizado el desembolso realizado.
3 Estudio económico 167
TASA DE RENTABILIDAD INTERNA: consiste en el tipo de interés que
tendría que existir para que la inversión en la instalación solar, una vez
llegado el final de su vida útil, hubiera producido el mismo beneficio que
una capitalización con dicho tipo de interés.
3.4 Método de cálculo económico
Para evaluar y comparar con ajuste a la realidad las cantidades que
intervienen en el estudio de la rentabilidad de una instalación, es preciso
considerar que dichas cantidades (coste combustible, mantenimiento, ahorro
anual, etc. ) variarán normalmente al alza a consecuencia de la inflación.
Por ello todas las cantidades serán referidas al valor del dinero en el
momento de realizar la inversión.
Dado que los factores económicos como el interés del dinero, la tasa de
inflación, el incremento del coste de los combustibles, etc. no se pueden
establecer con certeza de antemano, se estimarán de acuerdo a las
previsiones económicas, preferiblemente con carácter conservador.
Por el mismo motivo anterior, se valoran en este proyecto distintos
escenarios económicos a fin de configurar un abanico amplio de
posibilidades.
3 Estudio económico 168
Tales escenarios atienden a la peor opción razonable, y la mejor en cuanto
a los parámetros económicos.
Por otro lado se valora la posibilidad de obtener ayudas del I.D.A.E., y que
estas no sean concedidas.
Además se contemplan las dos opciones de regulación propuestas
anteriormente.
3.4.1 Expresiones de cálculo
El ahorro bruto en un período de t años viene dado por la expresión:
∑=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
++tn n
ecA
1 11
El coste total de mantenimiento en ese período de t años, comparado con
el valor del dinero en el momento inicial es:
∑=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
++tn n
eiM
1 11
Expresiones en las que
- A: ahorro previsto anualmente
- M: coste de mantenimiento durante el primer año de la
instalación
3 Estudio económico 169
- e: representa la tasa de interés de una posible inversión
alternativa
- i: es el valor de la inflación anual, que repercutirá en la
factura del mantenimiento
- n: representa el año de cálculo
- t: el período en años de vida útil que se estima para la
instalación proyectada.
La diferencia de ambas expresiones representa el ahorro anual. Si a esa
cantidad se le descuenta el coste de la inversión inicial (C), se obtiene el
beneficio neto para el año de cálculo (Bº). Obviamente tal beneficio no
existirá en los primeros años, apareciendo una vez pasado el período de
retorno.
CeiM
ecAB
tn ntn n
−⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
++
−⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
++
= ∑∑==
11 11
11º
Para cada n esta expresión permite calcular el valor actual neto de la
instalación (VAN).
La resolución de la ecuación:
VAN(n)=0, define el período de retorno n (en años).
3 Estudio económico 170
Por otro lado, del cálculo:
VAN(i)=0, resulta la tasa interna de rentabilidad i (valor porcentual).
3.4.2 Valoración de los parámetros económicos
A continuación se justifican los valores considerados en el estudio.
3.4.2.1 Coste inicial de la inversión
Es la cantidad real desembolsada por el destinatario de la instalación.
Depende del precio presupuestado (con IVA). Se valorarán dos opciones
propuestas, que incluyen la posibilidad de regulación con PLC programado,
o regulación mediante dispositivos comerciales estándar.
- Opción con PLC: 274.648€
- Opción dispositivos comerciales: 241.887€
Se considerará una reducción del 30% sobre esta cantidad en calidad de
ayudas de la línea de financiación del Instituto de Crédito Oficial (I.C.O.)
conjuntamente con el I.D.A.E. Existen otras posibles fuentes de financiación
en regiones asistidas como la Comunidad de Madrid, sin embargo, como
escenario verosímil no se tendrán en cuenta, dada la relativa complejidad de
obtener dicha bonificación.
3 Estudio económico 171
La intensidad de tales ayudas asciende a un máximo de 30% sobre costes
de referencia.
El coste de referencia para proyectos de energía ST BT por elementos
(catalogados como S.6., dentro del convenio de financiación mencionado), se
cifra en 1.015€/kW instalado (para aplicaciones de más de 14kW). La
potencia instalada se hallará a tales efectos, tal y como recomienda la
Agencia Internacional de la Energía, en 0.7kW por metro cuadrado de
superficie útil, para colectores de placa plana.
La aplicación al presente proyecto resulta:
Sútil total = 108 colectores x 2.5m2 = 270 m2
Pinstalada = 0.7 x 270 m2 = 189 kW
Coste máximo financiable = 1015x189=191.835€
Dado que ambos presupuestos superan esa cantidad, el máximo obtenible
será el 30% de la misma:
30% Coste Máximo financiable = 57.550,5€
Se plantea también la no obtención de dichas ayudas.
No se ha contemplado la posibilidad e obtener financiación puesto que la
experiencia indica que rara vez son compatibles en la práctica subvención y
3 Estudio económico 172
financiación en proyectos de este tipo. No obstante, se plantearía un
escenario más favorable aún que los que se presentan a continuación.
A la cantidad considerada, de una u otra propuesta presupuestada, y de la
obtención o no de las ayudas, se le sustraerá el 10% deducible en impuestos a
aquellas actividades económicas que emprenden este tipo de proyectos.
Estas cantidades, pera la opción de regulación con dispositivos estándar:
TOTAL prespuest
241.887,02 €
ayuda I.D.A.E.
57.550,50 €
TOTAL 184.336,52 € SIN LAS AYUDAS
descontando deducción
de impuestos
10%
165.902,86 €
217.698,31 €
Estas cantidades, pera la opción de regulación con PLC:
TOTAL presupuesto
274.648,01 €
ayuda I.D.A.E.
57.550,50 €
TOTAL 217.097,51 € SIN LAS AYUDAS
descontando deducción
de impuestos
10%
195.387,76 €
247.183,21 €
3 Estudio económico 173
3.4.2.2 Ahorro de combustible el primer año
Atendiendo al sistema tarifario que queda establecido en la Orden
ITC/3321/2005, para la tarifa aplicable y el volumen que sería consumido,
caso de no existir el sistema solar (>100.000 kWh/año) se tiene un coste fijo
mensual de 59,25€/mes y uno variable de 0.028871 €/kWh.
El consumo energético total de la instalación se ha estimado en 845928 MJ,
que suponen 234980 kWh/año. El aporte conseguido con el sistema solar
propuesto es cercano al 75%. Ello supone un ahorro de gas natural de 176235
kWh anuales.
AHORRO
0%
20%
40%
60%
80%
100%
MES
apor
te s
olar
El coste de ese volumen energético, con el sistema de precios mencionado
es de 6730 €/año.
3 Estudio económico 174
3.4.2.3 Costes de operación y mantenimiento
Mediante consulta al I.D.A.E., ha sido recomendado un coste aproximado
de 700 €/anuales en calidad de operaciones de mantenimiento e importe
correspondiente del personal encargado.
Para el sistema regulado con PLC tomaremos este valor, puesto que el
objetivo de la implantación de dicho sistema de regulación es precisamente
reducir los costes de operación, sobretodo en lo relativo a control de
temperaturas, actuaciones, protecciones, etc.
Sin embargo, se estima un coste de 1000 €/anuales en calidad e operación
y mantenimiento para la elección del sistema de regulación comercial
propuesto. Ello se debe a la necesidad de cubrir las actuaciones que
ejecutarían automáticamente con el uso del autómata, y que de esta manera
habrá que hacer manualmente.
3.4.2.4 Crecimiento esperado del precio del gas natural
El escenario energético actual incorpora más incertidumbres aún a los
modelos económicos, de por sí fluctuantes. Se espera que los precios de la
energía se eleven en los próximos años, y en particular el de los combustibles
fósiles, dada la tasa de demanda creciente, y la distribución geopolítica de los
recursos.
3 Estudio económico 175
Se atiende a la figura siguiente, elaborada mediante datos de la empresa
francesa elaboradora de estadísticas de energía, ENERDATA, y obtenida de
www.energyshop.com.
El crecimiento esperado será superior al 20% a la vista del
comportamiento histórico. Tomaremos 15% como valor más bajo posible, y
un 20% como escenario probable.
Figura 61 Evolución de los precios del Gas
3 Estudio económico 176
3.4.2.5 Tasa de inflación
El índice de inflación actual ha sido consultado en el Instituto Nacional de
Estadística. Su evolución viene reflejada en la siguiente tabla:
Periodo
Incremento Relativo %
Mayo 2004 a Mayo 2005 3,1
Junio 2004 a Junio 2005 3,1 Julio 2004 a Julio 2005 3,3
Agosto 2004 a Agosto 2005 3,3 Septiembre 2004 a Septiembre 2005 3,7
Octubre 2004 a Octubre 2005 3,5
Noviembre 2004 a Noviembre 2005 3,4
Diciembre 2004 a Diciembre 2005 3,7
Enero 2005 a Enero 2006 4,2 Febrero 2005 a Febrero 2006 4,0 Marzo 2005 a Marzo 2006 3,9 Abril 2005 a Abril 2006 3,9
(©) INE. Actualizado el 12 de mayo de 2006
Se tomará como valor probable un 4%, siendo más realista evaluar este
tipo de proyectos con un 6% (2 o 3 puntos porcentuales sobre los valores
reales, para reflejar la ascensión real de precios en los cantidades que se
evalúan).
3 Estudio económico 177
3.4.2.6 Inversión alternativa
Habitualmente son consideradas tasas de rentabilidad del 8% para estos
proyectos, 10% en caso de una buena alternativa. Ambas serán consideradas.
3 Estudio económico 178
3.5 Resultados
La siguiente tabla sintetiza los escenarios contemplados en el cálculo.
POSIBLES ESCENARIOS: ESTUDIO ECONÓMICO REGULACIÓN DIFERENCIAL REGULACIÓN CON PLC
CON AYUDAS I.D.A.E PESIMISTA, OPCIÓN
REGULADORES n r% PESIMISTA, OPCIÓN PLC n r% INVERSIÓN 168045 INVERSIÓN 197530,0513 AHORRO 6727 AHORRO 6727 MANTENIM 1000 MANTENIM 700 g 15 g 15 i 6 i 6 e 10 e 10
1
años útil 20
17 11 3
años útil 20
19 10
OPTIMISTA, OPCIÓN REGULADORES n r% OPTIMISTA, OPCIÓN PLC n r%
INVERSIÓN 168045 INVERSIÓN 197530 AHORRO 6727 AHORRO 6727 MANTENIM 1000 MANTENIM 700 g 20 g 20 i 4 i 4 e 8 e 8
2
años útil 25
12 19 4
años útil 25
13 18
SIN AYUDAS I.D.A.E PESIMISTA, OPCIÓN
REGULADORES n r% PESIMISTA, OPCIÓN PLC n r% INVERSIÓN 219841 INVERSIÓN 249325,5013 AHORRO 6727 AHORRO 6727 MANTENIM 1000 MANTENIM 700 g 15 g 15 i 6 i 6 e 10 e 10
5
años útil 20
21 9 7
años útil 20
22 8
OPTIMISTA, OPCIÓN REGULADORES n r% OPTIMISTA, OPCIÓN PLC n r%
INVERSIÓN 219841 INVERSIÓN 249325,5013 AHORRO 6727 AHORRO 6727 MANTENIM 1000 MANTENIM 700 g 20 g 20 i 4 i 4 e 8 e 8
6
años útil 25
14 17 8
años útil 25
15 16
3 Estudio económico 179
Donde se presentan los 8 casos evaluados resultantes de combinar las
siguientes opciones:
- Concesión o denegación de las ayudas.
- Escenario económico favorable a la instalación (baja escalada
de precios, alto índice de inflación, duración menor de lo
esperada, alternativa de inversión más atractiva) o
desfavorable. El escenario favorable planteado es lo
esperado con mayor probabilidad, luego es el más verosímil.
- Opciones de regulación centralizada mediante equipos
estandarizados, o personalización mediante autómata
programable.
3.6 Conclusiones del estudio económico:
Salvo que se concedan subvenciones de mayor cuantía que las aquí
evaluadas, la opción de regulación con PLC eleva considerablemente el coste
de la instalación, resultando menos interesante que la opción alternativa,
siempre y cuando se realicen unas operaciones de mantenimiento rigurosas.
La inversión no será amortizada en menos de 11 años, en ninguno de los
casos.
3 Estudio económico 180
El proyecto presenta una rentabilidad mínima de 8% en el peor de los
casos. Ello hace que se deba elegir cuidadosamente la opción tecnológica,
optar a las ayudas posibles, y mantener el un buen mantenimiento de la
instalación.
La opción más interesante es la de los reguladores comerciales Steca, que
en el marco económico favorable (pero verosímil) planteado supone, si se
cuenta con ayudas, una rentabilidad de 19 puntos, recuperando la inversión
en 12 años. Dada la cuantía de la inversión, esta opción resulta
económicamente viable y atractiva. Esta opción se representa en la figura 51.
En caso de ausencia de gratificaciones por parte de las Administraciones,
el escenario plantea una rentabilidad del 17%, siendo amortizada la inversión
en 14 años. Esta opción es menos interesante que la anterior, pero asumible,
viable en cualquier caso.
El proyecto es viable económicamente.
Benefio anual €
-500000,0
0,0
500000,0
1000000,0
1500000,0
2000000,0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
año
€
Figura 62 Evolución del Beneficio Neto
1.4
Estudio Ambiental
4 Estudio Ambiental 182
4 Estudio Ambiental
La energía solar térmica de baja temperatura es una de las tecnologías
energéticas más respetuosas con el medio ambiente.
El presente proyecto muestra consonancia con esta afirmación. Las
siguientes consideraciones dejan constancia de ello:
− La elección de gas natural como energía convencional –energía de
apoyo- supone en sí una reducción de cuatro veces las emisiones de
GEI’s imputables a una fuente energética de tipo eléctrico.
− Asimismo, la combustión de gas natural produce un volumen de
emisiones sensiblemente menor que gasóleos, gas butano o
propano, frecuentemente empleados en instalaciones de ACS.
− La energía se genera en los puntos de consumo, lo que se traduce
en dos claros beneficios:
No se requiere trasporte ni creación de infraestructuras
Al estar ubicado en entorno urbano, en el cual las
emisiones de contaminantes de los combustibles fósiles
tienen una mayor incidencia sobre la actividad humana,
se consigue una sensible disminución in situ de las
4 Estudio Ambiental 183
emisiones gaseosas originadas por los sistemas
convencionales de calentamiento de agua sanitaria.
− La firma del Protocolo de Kyoto es reflejo del compromiso
contraído por las autoridades españolas en lo referido a la
reducción de emisiones de GEI’s, particularmente CO2. En este
sentido, el Plan de Energías Renovables (PER) establece la
referencia:
0,17 t_equivalentesCO2/m2 de captador en aplicaciones que
sustituyan gas natural. Esto supondría un ahorro de 46 tCO2
anuales.
Un análisis detallado para la instalación objeto de este proyecto
arroja, sin embargo, datos de ahorro de emisión sensiblemente
menores. Si se tiene en cuenta que se ha escogido una temperatura
de acumulación elevada (50º) con respecto a la que viene siendo
habitual en este tipo de instalaciones (40-45º), la producción
energética se verá reducida a causa del menor rendimiento de
colectores.
La demanda energética total se verá satisfecha en un 75% por la
instalación solar, tal y como muestra el siguiente gráfico:
4 Estudio Ambiental 184
Esos 644,6 GJ anuales equivalen a 15,4 tep –se ahorran 15,4
toneladas equivalentes de petróleo anualmente.
Considerando exclusivamente, desde una perspectiva más
conservadora, el volumen energético que procedería de la
combustión del gas natural (15,4 tep), y atendiendo al factor de
emisión para usos térmicos, correspondiente a esta fuente
energética, que refleja el PER (2,337 tCO2/tep):
2,337 tCO2/tep x 15,4 tep = 36 tCO2/año ahorradas.
Es decir, se evitan 36 tCO2 anuales, y considerando una vida
útil de la instalación de 25 años, 900 toneladas de dióxido de
carbono estarían dejando de ser emitidas a la atmósfera. Eso
supone la no contribución de esa cantidad al efecto invernadero, y
MJ Solar[1] y Gas[2]
643.617,0
202.311,512
4 Estudio Ambiental 185
por tanto al calentamiento global del planeta, ambos relacionados
ya de manera clara según un número creciente de expertos.
− Se ha de considerar, por otro lado, la ventaja específica de esta
tecnología incluso frente a otras de origen renovable:
Los índices de contaminación atribuibles a la fabricación
de los componentes son bajos, en contraposición a los
imputables a la manufactura de paneles fotovoltaicos.
El aprovechamiento del recurso solar es elevado, hecho
demostrado por el rendimiento energético medio
cercano al 40%, comparable al obtenido a través de otros
procesos de conversión energética.
− No existen efectos significativos sobre flora fauna.
− El único impacto sobre el medio físico es el visual, mitigado en
buena medida al estar situado en la cubierta, a cierta distancia de la
fachada, con lo que se dificulta su visión desde el nivel del suelo.
Las líneas del campo de colectores son paralelas a las de la
edificación, de modo que un posible impacto negativo queda
reducido.
4 Estudio Ambiental 186
− La instalación de un circuito de retorno que mantenga el agua
caliente en todos los puntos de consumo evita gasto innecesario de
agua en espera de la temperatura deseada.
Por último se ha de considerar que el carácter público de la instalación, y
la fecha en que se prevé el comienzo de su operatividad, hacen que esta
instalación sirva de “escaparate tecnológico”, contribuyendo por un lado, a la
concienciación social necesaria para su consolidación en el mercado, y por
otro a alcanzar los objetivos marcados en el PER, reforzados por la entrada
en vigor del CTE. La presencia de este tipo de instalaciones proporciona una
imagen de respeto con el medio ambiente, cuidado al entorno y calidad de
vida.
1.5 Estudio básico de
Seguridad y Salud
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 188
5 Estudio básico de Seguridad y Salud
5.1 Introducción
La publicación del Real Decreto 1627/97, de 24 de Octubre de 1997, por
el que se establecen disposiciones mínimas de seguridad y salud en las obras
de construcción, viene a completar lo dispuesto en la Ley de Prevención de
Riesgos Laborales en este sector.
Esta directiva se fundamenta en que la integración de la Seguridad y
Salud antes y durante el proceso constructivo, requiere ser planificada en la
fase de proyecto y de ejecución. Esto se debe al hecho de que muchos de los
accidentes están producidos por una falta de planificación ya en la fase de
proyecto, a lo que se une en la mayoría de los casos la dificultad de coordinar
en la fase de ejecución el trabajo a realizar por las diferentes empresas de
manera simultánea. Por ello en esta directiva se pretende integrar la
seguridad en el proceso constructivo de una forma natural y lógica durante
las dos fases que lo integran.
El R.D. 1627/97 define las responsabilidades de los agentes
intervinientes en el proceso constructivo.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 189
El promotor estará obligado a que en la fase de redacción del proyecto
se elabore un estudio de seguridad y salud en los proyectos de obras que esté
en alguno de los siguientes supuestos:
− Presupuesto de ejecución por contrata incluido en el proyecto
sea igual o superior a 75 millones de pesetas.
− Duración estimada superior a 30 días laborales, empleándose en
algún momento a más de 20 trabajadores, simultáneamente.
− Volumen de mano de obra estimada superior a 500, entendiendo
por tal la suma de los días de trabajo total de los trabajadores en
la obra.
− Realización de túneles, galerías, conducciones subterráneas y
presas.
En todos los proyectos de obra no incluidos en ninguno de los
supuestos previos en el apartado anterior, el promotor estará obligado a que
en fase de redacción del proyecto se elabore un estudio básico de seguridad
y salud, el cual será elaborado por el técnico competente designado por el
promotor.
En aplicación del estudio de seguridad y salud o, en este caso, del
estudio básico de seguridad y salud, cada contratista elaborará un plan de
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 190
seguridad en el trabajo en el que se analicen, estudien, desarrollen y
complementen las previsiones contenidas en el estudio o estudio básico, en
función de su propio sistema de ejecución de la obra.
En dicho plan se incluirán, en su caso, las propuestas de medidas
alternativas de prevención que le contratista proponga con la
correspondiente justificación técnica, que no podrá implicar disminuciones
de los niveles de protección previstos en el estudio o estudio básico. Además
deberá ser aprobado, antes del inicio de la obra, por el coordinador en
materia de seguridad y salud durante la ejecución del la obra.
En este Estudio Básico se contemplarán también las previsiones y las
informaciones útiles para efectuar en su día, en las debidas condiciones de
seguridad y salud, los previsibles trabajos posteriores, siempre dentro del
marco de la Ley 31/1.995 de prevención de Riesgos Laborales.
5.2 Objetivo del Estudio Básico de Seguridad y Salud
Conforme se especifica en el apartado 2 del Artículo 6 del R.D.
1627/1.997, el Estudio Básico deberá precisar:
• Las normas de seguridad y salud aplicables en la obra.
• La identificación de los riesgos laborales que puedan ser evitados,
indicando las medidas técnicas necesarias.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 191
• Relación de los riesgos laborales que no pueden eliminarse conforme a
lo señalado anteriormente especificando las medidas preventivas y
protecciones técnicas tendentes a controlar y reducir riesgos
valorando su eficacia, en especial cuando se propongan medidas
alternativas (en su caso, se tendrá en cuenta cualquier tipo de
actividad que se lleve a cabo en la misma y contendrá medidas
específicas relativas a los trabajos incluidos en uno o varios de los
apartados del Anexo II del Real Decreto.)
• Previsiones e informaciones útiles para efectuar en su día, en las
debidas condiciones de seguridad y salud, los previsibles trabajos
posteriores.
5.3 Consideración General de Riesgos
Por la situación del edificio y su entorno no se generan riesgos
adicionales a los propios de la construcción propia de esta instalación.
No está previsto el empleo de materiales peligrosos, ni tampoco
elementos o piezas constructivas de peligrosidad desconocida en su puesta
en obra. Además, los materiales componentes del edificio sobre el que se
construirá la instalación son conocidos y no suponen riesgo adicional ni por
su composición ni por sus dimensiones.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 192
5.4 Consideración General de Riesgos
Se va a exponer en primer lugar los procedimientos y equipos técnicos
a utilizar y, a continuación, la deducción de riesgos en estos trabajos, las
medidas preventivas adecuadas, las protecciones colectivas necesarias y las
protecciones personales exigidas para los trabajadores.
5.4.1 Tipos de riesgos
Un paso preliminar a la evaluación de riesgos es la preparación de una
lista de actividades de trabajo, agrupándolas en forma racional y manejable.
Una posible forma de clasificar las actividades de trabajo es la siguiente:
a. Áreas externas a las instalaciones de la empresa.
b. Etapas en el proceso de producción o en el suministro de un servicio.
c. Trabajos planificados y de mantenimiento.
d. Tareas definidas, como por ejemplo la de los conductores de carretillas
elevadoras.
Para cada actividad de trabajo puede ser preciso obtener información,
sobre los siguientes aspectos:
a. Tareas a realizar. Su duración y frecuencia.
b. Lugares donde se realiza el trabajo.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 193
c. Quien realiza el trabajo, tanto permanente como ocasional.
d. Otras personas que puedan ser afectadas por las actividades de
trabajo (por ejemplo: visitantes, subcontratistas, público).
e. Formación que han recibido los trabajadores sobre la ejecución de sus
tareas.
f. Procedimientos escritos de trabajo, y/o permisos de trabajo.
g. Instalaciones, maquinaria y equipos utilizados.
h. Herramientas manuales.
i. Instrucciones de fabricantes y suministradores para el funcionamiento
y mantenimiento de planta, maquinaria y equipos.
j. Tamaño, forma, carácter de la superficie y peso de los materiales a
manejar.
k. Distancia y altura a las que han de moverse de forma manual los
materiales.
l. Tecnologías utilizadas (por ejemplo: aire comprimido).
m. Sustancias y productos utilizados y generados en el trabajo.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 194
n. Estado físico de las sustancias utilizadas (humos, gases, vapores,
líquidos, polvo, sólidos).
o. Contenido y recomendaciones del etiquetado de las sustancias
utilizadas.
p. Requisitos de la legislación vigente sobre la forma de hacer el trabajo,
instalaciones, maquinaria y sustancias utilizadas.
q. Medidas de control existentes.
r. Datos relativos a la actuación en prevención de riesgos laborales:
incidentes, accidentes, enfermedades laborales derivadas de la
actividad que se desarrolla, de los equipos y de las sustancias
utilizadas. Debe buscarse información dentro y fuera de la
organización.
s. Datos de evaluaciones de riesgos existentes, relativos a la actividad
desarrollada.
t. Organización del trabajo.
La tabla expuesta a continuación ofrece un método simple para estimar
los niveles de riesgo de acuerdo a su probabilidad estimada y a sus
consecuencias esperadas.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 195
Tabla de Niveles de riesgo
Los niveles de riesgos indicados en el cuadro anterior forman la base
para decidir si se requiere mejorar los controles existentes o implantar unos
nuevos, así como la temporización de las acciones.
En la tabla que se muestra a continuación expone un criterio sugerido
como punto de partida para la toma de decisión. La tabla también indica que
los esfuerzos precisos para el control de los riesgos y la urgencia con la que
deben adoptarse las medidas de control deben ser proporcionales al riesgo.
Riesgo Acción y temporización Trivial (T) No se requiere acción específica.
Consecuencias
Ligeramente Dañino
LD
Dañino
D
Extremadamente Dañino
ED
Riesgo trivial
T
Riesgo tolerable TO
Riesgo moderado MO
Riesgo tolerable TO
Riesgo moderado MO
Riesgo importante I
Riesgo moderado MO
Riesgo importante I
Riesgo intolerable IN
Baja B
Media M
Probabilidad
Alta A
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 196
Tolerables (TO)
No se necesita mejorar la acción preventiva. Sin embargo se deben considerar soluciones más rentables o mejoras que no supongan una carga económica importante. Se requieren comprobaciones periódicas para asegurar que se mantiene la eficacia de las medidas de control.
Moderado (M)
Se deben hacer esfuerzos para reducir el riesgo, determinando las inversiones precisas. Las medidas para reducir el riesgo deben implantarse en un período determinado. Cuando el riesgo moderado está asociado con consecuencias extremadamente dañinas, se precisará una acción posterior para establecer, con más precisión, la probabilidad de daño como base para determinar la necesidad de mejora de las medidas de control.
Importante (I)
No debe comenzarse el trabajo hasta que se haya reducido el riesgo. Puede que se precisen recursos considerables para controlar el riesgo. Cuando el riesgo corresponda a un trabajo que se está realizando, debe remediarse el problema en un tiempo inferior al de los riesgos moderados.
Intolerable (IN)
No debe comenzar ni continuar el trabajo hasta que se reduzca el riesgo. Si no es posible reducir el riesgo, incluso con recursos ilimitados, debe prohibirse el trabajo.
Con el fin de ayudar en el proceso de identificación de peligros, es útil
categorizarlos en distintas formas, por ejemplo, por temas: mecánicos,
eléctricos, radiaciones, sustancias, incendios, explosiones, etc. En cada caso
habrá que desarrollar una lista propia, teniendo en cuenta el carácter de sus
actividades de trabajo y los lugares en los que se desarrollan.
Se van a analizar los distintos riesgos que hay en función de la tarea
que realiza el trabajador. La obra requerida para este proyecto, de
dimensiones relativamente pequeñas, será efectuada posiblemente por un
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 197
número de operarios comprendido entre 2 y 4, que generalmente acometen
distintas tareas y funciones; por lo que se lleva a cabo a continuación un
estudio global para un trabajador participante en la obra:
Localización: Polígono 49, 86, Arganda del Rey Puesto de trabajo: Montador, fontanero y electricista Nº de trabajadores: 2 a 4 trabajadores
Fecha evaluación: Junio 2006
Probabilidad Severidad Estimación del Riesgo
Peligro Identificativo
Medidas de protección
B M A L D D E
D T T O M I IN
1.-Caída de personas a distinto nivel. Usar andamios estables, con dos barandillas, rodapiés y escaleras interiores o cestas hidráulicas. Usar arnés de seguridad y anclarlo a un punto fijo. Usar redes de seguridad.
X
X
X
2.-Caída de objetos de cotas superiores. Usar casco, calzado de seguridad y marquesinas de protección en las zonas de paso. Limpiar de objetos las zonas superiores.
X X X
3.-Pisadas sobre objetos, caídas al mismo nivel. Limpiar la zona de trabajo, iluminar correctamente la zona de trabajo.
X X
X
6.-Cortes por objetos y herramientas. Usar guantes y ropa que cubra brazos y piernas. Usar las herramientas en buen estado de uso.
X X X
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 198
7.-Golpes con objetos o herramientas. Usar casco, proteger y señalizar las zonas de choque y reconocer el espacio útil antes de comenzar el trabajo.
X X X X
8.-Caída de objetos izados. Respetar las tablas de carga, acotar la zona de izado, no colocarse en la vertical de la pieza. Inspeccionar previa- mente la zona de izado para eliminar los posibles obstáculos. Únicamente izará el personal adiestrado.
X X
X
X
X
X
X
X
X
X
9.-Contactos eléctricos. Toda la instalación eléctrica estará puesta a tierra. Las herramientas con doble aislamiento no se conectarán a tierra. Los cuadros eléctricos irán protegidos con un relé diferencial. Los cuadros eléctricos tendrán un interruptor de corte exterior. Los cables y herramientas eléctricas serán reparados sólo por personal experto.
X X X
11.-Proyecciones de partículas en ojos. Usar gafas de seguridad. Para trabajos intensivos con la radial usar pantallas de protección facial. Impartir formación de cómo quitarse las gafas y lavarse.
X X X
12.-Sobreesfuerzos. Coger las cargas con la espalda recta y posicionar el cuerpo en posturas estables. Usar medios de izado o la ayuda de otro compañero para mover cargas pesadas.
X X X
14.-Quemaduras. Usar guantes y ropa que cubra los brazos y piernas, no tocar las
X X X
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 199
partes recién cortadas o soldadas y no dirigir el chorro de chispas hacia el cuerpo. 15.-Exposición a ruidos. Uso recomendado de tapones en ambientes ruidosos.
X X X
16.-Incendio de la zona de trabajo. Limpiar la zona de trabajo y proteger los materiales combustibles. Conocer la situación de los medios de extinción.
X X X
17.-Explosión e incendio de botellas de gases comprimidos. Mantener las botellas siempre en posición vertical. Para los sopletes usar válvulas anti- retroceso a la salida de las botellas y entrada a la caña.
X X X
21.-Contactos con sustancias cáusticas y/o corrosivas. Usar ropa, guantes y botas resistentes a dicha sustancias.
X X X
23.-Trabajo en condiciones de estrés término. X X X
Establecer turnos de trabajo y descanso en función del WBGT. No permitir que un trabajador permanezca sólo en el área de trabajo.
5.4.2 Medidas preventivas en la organización del trabajo
Para esta obra las medidas preventivas se impondrán según las líneas
siguientes:
− Normativa de prevención dirigida y entregada a los operarios de
las máquinas y herramientas para su aplicación en todo su
funcionamiento.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 200
− Cuidar del cumplimiento de la normativa vigente en:
a. Manejo de máquinas y herramientas.
b. Movimiento de materiales y cargas.
c. Utilización de los medios auxiliares.
− Mantener los medios auxiliares y las herramientas en buen estado
de conservación.
− Disposición y ordenamiento del tráfico de vehículos, aceras y pasos
para los trabajadores.
− Señalización de la obra en su generalidad y de acuerdo con la
normativa vigente.
− Protección de huecos, en general, para evitar caídas de objetos.
− Protecciones de fachadas evitando la caída de objetos o personas.
− Asegurar la entrada y salida de materiales de forma organizada y
coordinad con los trabajos de realización de obra.
− Orden y limpieza en toda la obra.
− Delimitación de las zonas de trabajo y cercado si es necesaria la
prevención.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 201
− Medidas específicas.
5.4.3 Protecciones colectivas
Las protecciones colectivas necesarias se estudiarán sobre los planos
de edificación y en consideración a las partidas de obra en cuanto a los tipos
de riesgos indicados anteriormente y a las necesidades de los trabajadores.
Las protecciones previstas son:
• Señales varias en la obra de indicación de peligro.
• Señales normalizadas para el tránsito de vehículos.
• Valla de obra delimitando y protegiendo el centro de trabajo.
• Plataforma de madera cubriendo el espacio entre el edificio y las
instalaciones del personal.
• Comprobación de que todas las máquinas y herramientas disponen de
sus protecciones colectivas de acuerdo con la normativa vigente.
• Finalmente, el plan puede adoptar mayores protecciones colectivas.
En primer lugar todas aquéllas que resulten según la normativa
vigente y que aquí no estén relacionadas, y en segundo lugar, aquellas
que considere el autor del plan incluso incidiendo en los medios
auxiliares de ejecución de obra para una buena construcción.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 202
Todo ello armonizado con las posibilidades y formación de los
trabajadores en la prevención de riesgos.
5.4.4 Protecciones personales
Las protecciones necesarias para la realización de los trabajos
previstos desde el proyecto son las siguientes:
• Protección del cuerpo, de acuerdo con la climatología, mediante ropa
de trabajo adecuada.
• Protección del trabajador en su cabeza, extremidades, ojos y contra
caídas de altura con los siguientes medios:
− Casco
− Poleas de seguridad.
− Cinturón de seguridad.
− Gafas antipartículas.
− Pantalla de soldadura eléctrica.
− Gafas para soldadura autógena.
− Guantes finos de goma para contactos con el hormigón.
− Guantes de cuero para manejo de materiales.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 203
− Guantes de soldador.
− Mandil.
− Polainas.
− Gafas antipolvo.
− Botas de agua.
− Impermeables.
− Protectores gomados.
• Protectores contra ruido mediante elementos normalizados.
• Complementos de calzado, polainas y mandiles.
5.5 Análisis y Prevención de los Riesgos en los Medios y en las
Máquinas
- Medios auxiliares
Los medios auxiliares previstos en la realización de esta obra son:
− Andamios o grúas para subida de material.
− Uso de línea de vida para trabajos en altura.
− Plataforma de entrada y salida de materiales.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 204
− Otros medios sencillos de uso corriente.
De estos medios, la ordenación de la prevención se realizará mediante
la aplicación de la Ordenanza de Trabajo y la Ley de Prevención de Riesgos
Laborales, ya que tanto los andamios como las escaleras de mano están
totalmente normalizadas. Referente a la plataforma de entrada y salida de
materiales, se utilizará un modelo normalizado y se dispondrá de las
protecciones colectivas de: barandillas, enganches para cinturón de
seguridad y demás elementos de uso corriente.
- Maquinaria y herramientas
La maquinaria y herramientas previstas a utilizar en esta obra es la
siguiente:
• Camión con pluma elevadora.
• Soplete para unión de tuberías entre plantas.
• Taladradora para apertura de pasos de tuberías entre plantas.
• Maquinaria para corte de tubería.
• Material sellante y aislante.
• Tornillos y fijaciones para colocación de panel.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 205
La prevención sobre la utilización de estas máquinas y herramientas
se desarrollarán en el PLAN de acuerdo con los siguientes principios:
-Reglamentación oficial
Se cumplirá lo indicado en el Reglamento de máquinas, en las
Instrucciones Técnicas Complementarias (I.T.C.) correspondientes, y con las
especificaciones de los fabricantes.
En el Plan se hará especial hincapié en las normas de seguridad sobre
montaje y uso de la grúa torre.
Las máquinas y herramientas a utilizar en obra dispondrán de su
folleto de instrucciones de manejo que incluya:
− Riesgos que entraña para los trabajadores.
− Modo de uso con seguridad.
No se prevé la utilización de máquinas sin reglamentar.
5.6 Análisis y Prevención de Riesgos Catastróficos
El único riesgo catastrófico previsto es el de incendio. Por otra parte no
se espera la acumulación de materiales con alta carga de fuego. El riesgo
considerado posible se cubrirá con las siguientes medidas:
• Realizar revisiones periódicas en la instalación eléctrica de la obra.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 206
• Colocar en los lugares, o locales, independientes aquellos productos
muy inflamables con señalización expresa sobre su mayor riesgo.
• Prohibir hacer fuego dentro del recinto de la obra; caso de necesitar
calentarse algún trabajador, debe hacerse de una forma controlada y
siempre en recipientes, bidones por ejemplo, en donde se mantendrán
las ascuas. Las temperaturas de invierno tampoco son
extremadamente bajas en el emplazamiento de esta obra.
• Disponer en la obra de extintores, mejor polivalentes, situados en
lugares tales como oficina, vestuario, pie de escaleras internas de la
obra, etc.
5.7 Cálculo de los Medios de Seguridad
El cálculo de los medios de seguridad se realiza de acuerdo con lo
establecido en el R.D. 1627/1997 de 24 de Octubre y partiendo de las
experiencias en obras similares. El cálculo de las protecciones personales
parte de fórmulas generalmente admitidas y el de las protecciones colectivas
resulta de la medición de las mismas sobre los planos del proyecto del
edificio y los planos de este estudio. Las partidas de seguridad y salud, de
este Estudio Básico, están incluidas proporcionalmente en cada partida.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 207
5.8 Medicina Preventiva y Primeros Auxilios
-Medicina preventiva.
Las posibles enfermedades profesionales que puedan originar en esta
obra son las normales que tratan la medicina del trabajo y la higiene
industrial
Todo ello se resolverá de acuerdo con los servicios de prevención de
empresa quienes ejercerán la dirección y el control de las enfermedades
profesionales, tanto en la decisión de utilización de los medios preventivos
como la observación médica de los trabajadores.
- Primeros auxilios.
Para atender a los primeros auxilios existirá un botiquín de urgencia
situado en los vestuarios, y se comprobará que, entre los trabajadores
presentes en la obra, uno, por lo menos, haya recibido un curso de
socorrismo.
- Asistencia sanitaria.
Para tratamientos o urgencias de mayor índole se informa de los
siguientes centros médicos de asistencia:
• Centro de Salud de atención primaria de la localidad de Arganda del
Rey.
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 208
• Hospital General Universitario Gregorio Marañón. Situado en C/
Doctor Esquerdo, 46 en Madrid, con teléfono de urgencias 915868500.
Se encuentra a 20 minutos en coche.
Se recuerda finalmente, que para cualquier urgencia se puede llamar
al 112.
5.9 Descripción Particular de los Riesgos de la Obra
Además de los riesgos tipificados en este documento, pasamos a
exponer los puntos de especial interés en nuestro proyecto en concreto; y de
los que esperamos se ponga especial interés:
1. Colocación de paneles. La colocación de paneles en la cubierta
inclinada es el trabajo de mayor peligro de nuestra instalación. Por
ello, se debe prestar especial interés en las medidas preventivas. Se
puede optar por la colocación de andamios, redes de protección, etc…
De no disponer de estos elementos se deberá disponer de una línea de
vida para el anclaje de los arnés de seguridad en un mínimo de dos
puntos. El personal deberá estar cualificado para trabajar en altura.
Además se deberá prever la posible caída de algún elemento
accidental, con la liberación de espacio en la caída natural de objetos.
2. Manejo de cargas pesadas. Deberá prestarse especial interés en el
manejo de las cargas pesadas y voluminosas como los paneles y
5 Estudio básico de Seguridad y Salud 209
acumuladores; con el fin de evitar lesiones menores en los
trabajadores. Éstos deberán estar equipados con materiales para este
tipo de trabajo.
3. Soldadura. En los trabajos de soplete se prestará atención a las
protecciones contra quemaduras y salpicaduras tal como se especifica.
El personal deberá ser cualificado.
1.6 Anexos
A
Software empleado
5 Software 212
A Software
En la redacción del presente proyecto se ha empleado
A.1 MICROSOFT EXCEL 2003
Elaboración cálculos, tablas y gráficas.
A.2 MICROSOFT WORD 2003
Redacción y composición del texto.
A.3 AUTOCAD 2002
Trazado de planos.
A.4 CATIA V5 R15
Recreación gráfica 3 D
A.5 CENSOL 5.0
Software de cálculo solar elaborado por CENSOLAR.
B
Tablas y datos climatológicos
B Tablas y datos empleados 214
B Tablas y datos empleados
Los principales datos relativos al emplazamiento empleados se presentan
en la siguiente tabla.
El origen de los datos ha sido mencionado en los primeros apartados de la
memoria.
.:: DATOS DEL EMPLAZAMIENTO
Datos Generales MESdias /
mes
Tº red (UNE
94002)
H (tablas)
H (corregida)
k (alfa, Latitud)
Latitud º 40,3 ENE 31 8 6,7 6,90 1,41FEB 28 8 10,6 10,92 1,28
Corrección H 1,03 MAR 31 10 13,6 14,01 1,13ABR 30 12 18,8 19,36 0,98MAY 31 14 20,9 21,53 0,87JUN 30 17 23,5 24,21 0,83JUL 31 20 26 26,78 0,87
AGO 31 19 23,1 23,79 0,99SEP 30 17 16,9 17,41 1,18OCT 31 13 11,4 11,74 1,39NOV 30 10 7,5 7,73 1,54DIC 31 8 5,9 6,08 1,52
E ( M J )n º h r s S o l
ú t i le s ( t a b la)
I ( W / m 2 ) ( t a b la )
t º a m b ( t a b l a )
V m e d ia v ie n t o a 1 0
m ( m / s )9 , 1 5 8 3 1 7 , 6 6 3 . 1 4
1 3 , 1 4 9 4 0 5 , 4 8 3 . 2 21 4 , 8 8 9 4 5 9 , 2 1 1 3 . 3 61 7 , 8 4 9 , 5 5 2 1 , 6 1 3 3 . 4 61 7 , 6 0 9 , 5 5 1 4 , 8 1 8 3 . 1 81 8 , 8 8 9 , 5 5 5 2 , 2 2 3 3 . 0 62 1 , 9 0 9 , 5 6 4 0 , 4 2 8 3 . 2 12 2 , 1 4 9 , 5 6 4 7 , 4 2 6 3 . 2 01 9 , 3 1 9 5 9 5 , 9 2 1 2 . 8 11 5 , 3 4 9 4 7 3 , 5 1 5 2 . 8 21 1 , 1 8 8 3 8 8 , 3 1 1 2 . 8 68 , 6 8 7 , 5 3 2 1 , 6 7 3 . 1 0
B Tablas y datos empleados 215
Tablas de selección de intercambiadores, proporcionadas por ALFA
LAVAL.
INTERCAMBIADORES PARA A.C.S. (Q2 = Q1) MODELO COLECTOR VITOSOL 100 2.5 Tª ENTRADA 1º 63,8 ºC SALTO 15
CONEXIÓN (P-S/P) P (40 L/h*m2) Tª SALIDA 1º 48,8 ºC
Tª ENTRADA 2º 45 ºC SALTO 13,7 RADIACIÓN DE DISEÑO 1000 W/m2 Tª SALIDA 2º 58,7 ºC POTENCIA DISEÑO 634 W/m2 LMTD 4,4 ºC FLUIDO PRIMARIO PROPILEN-GLICOL AL 48% FLUIDO SEC. AGUA
MODELO TAMAÑO P.V.P. (€)
Nº MAX COL
POTENCIA (KW)
Q1 (m3/h)
Q2 (m3/h)
deltaP1 (Pa)
deltaP2 (Pa)
K (W/m2K)
60H 587 10 15,84 1 1 6.261 4.990 2.93580H 742 15 23,76 1,5 1,5 6.651 5.577 2.983CB 20 110H 972 21 33,27 2,1 2,1 7.295 6.114 3.01960 H 954 19 30,10 1,9 1,9 4.363 4.373 2.29380H 1.203 26 41,19 2,6 2,6 4.732 4.911 2.335CB 52 100H 1.451 33 52,27 3,4 3,3 5.244 5.525 2.38280 H 2.704 34 53,86 3,5 3,4 1.283 1.118 1.58190H 3.017 39 61,78 4 3,9 1.302 1.184 1.584100H 3.245 43 68,12 4,4 4,3 1.360 1.195 1.590110H 3.527 48 76,04 4,9 4,8 1.431 1.263 1.604120H 3.785 53 83,96 5,4 5,3 1.466 1.333 1.604130H 4.071 57 90,29 5,8 5,7 1.527 1.360 1.607140H 4.356 62 98,21 6,3 6,3 1.607 1.439 1.617
CB 76
150H 4.628 67 106,13 6,8 6,8 1.661 1.523 1.61630H 2.926 40 63,36 4,1 4 6.755 6.767 2.32140H 3.249 56 88,71 5,7 5,6 7.395 7.208 2.40150H 3.575 73 115,64 7,4 7,4 8.006 7.691 2.47064H 4.029 96 152,07 9,8 9,7 8.481 8.032 2.51580H 4.549 123 194,84 12,5 12,4 8.966 8.415 2.557100H 5.198 156 247,12 15,9 15,7 9.361 8.725 2.583124H 5.975 196 310,48 19,9 19,8 9.826 9.122 2.606150H 6.820 239 378,60 24,3 24,1 10.00 9.546 2.620174H 7.599 279 441,96 28,3 28,1 10.79 10.01 2.631
CB 200
200H 8.440 322 510,08 32,7 32,5 11.35 10.55 2.638
B Tablas y datos empleados 216
INTERCAMBIADORES PARA A.C.S. (Q2 = Q1) MODELO COLECTOR VITOSOL 100 2.5 Tª ENTRADA 1º 68,4 ºC SALTO 30,7
CONEXIÓN (P-S/P) S/P (20 L/h*m2) Tª SALIDA 1º 37,7 ºC
Tª ENTRADA 2º 30 ºC SALTO 27,9 RADIACIÓN DE DISEÑO 1000 W/m2 Tª SALIDA 2º 57,9 ºC POTENCIA DISEÑO 646 W/m2 LMTD 9,01 ºC EFICIENCIA 80% FLUIDO PRIMARIO PROPILEN-GLICOL AL 48% FLUIDO SEC. AGUA
MODELO TAMAÑO P.V.P. (€)
Nº MAX COL
POTENCIA (KW)
Q1 (m3/h)
Q2 (m3/h)
deltaP1 (Pa)
deltaP2 (Pa)
K (W/m2K)
60H 587 19 30,70 1 1 5.210 4.132 259380H 742 26 42,01 1,3 1,3 5.527 4.415 2627CB 20 110H 972 37 59,78 1,9 1,9 5.961 4.967 265760 H 954 33 53,32 1,7 1,7 3.535 3.321 198980H 1.203 45 72,71 2,3 2,3 3.798 3.703 2019CB 52 100H 1.451 57 92,10 2,9 2,9 4.181 4.148 205280 H 2.704 60 96,94 3,1 3 1.033 896 137190H 3.017 68 109,87 3,5 3,4 1.067 926 1377100H 3.245 76 122,80 3,9 3,8 1.103 958 1383110H 3.527 84 135,72 4,3 4,2 1.140 993 1387120H 3.785 92 148,65 4,7 4,6 1.207 1.031 1400130H 4.071 100 161,57 5,1 5 1.247 1.073 1403140H 4.356 108 174,50 5,5 5,4 1.291 1.119 1405
CB 76
150H 4.628 116 187,43 5,9 5,8 1.338 1.169 140730H 2.926 68 109,87 3,5 3,4 5.212 4.991 197140H 3.249 96 155,11 4,9 4,8 5.788 5.402 205050H 3.575 124 200,35 6,3 6,2 6.159 5.662 209764H 4.029 164 264,98 8,4 8,2 6.571 5.968 214480H 4.549 209 337,69 10,7 10,5 6.879 6.197 2172100H 5.198 266 429,79 13,6 13,4 7.214 6.467 2199124H 5.975 334 539,66 17 16,8 7.547 6.750 2218150H 6.820 408 659,23 20,8 20,5 7.916 7.084 2233174H 7.599 476 769,10 24,3 23,9 8.264 7.412 2241
CB 200
200H 8.440 550 888,66 28 27,6 8.686 7.823 2249
C
Optimización del subconjunto
de captación
C Optimización del subconjunto de captación 218
C Optimización del subconjunto de captación
C.1 Introducción
Los colectores son la parte más importante de la instalación, toda vez que
la captación, per se, es posible a través de gracias a ellos.
Por otro lado, es sabido que una instalación compuesta de elementos de
baja calidad no ofrecerá las prestaciones esperadas aunque la definición del
sistema sea óptima. Tampoco lo hará una instalación formada por excelentes
componentes si la definición es pobre.
Mediante los capítulos anteriores se ha presentado la configuración
elegida de manera justificada. Se evidencia ahora la idoneidad de las
decisiones tomadas en lo relativo a la captación.
C.2 Tipo de Captador
En el mercado actual se comercializan dos tecnologías de captación de baja
temperatura: colectores de vacío (de flujo directo o con tubo de calor) y
colectores planos (sin cubierta, con una cubierta o doble cubierta).
Del análisis de las curvas de rendimiento y los precios por metro cuadrado
de superficie de captación, se deducía en la memoria técnica que para el
C Optimización del subconjunto de captación 219
rango de temperaturas que se emplearán en esta instalación la mejor opción
serán captadores planos con una sola cubierta.
C.3 Estudio del producto en el mercado actual
Se han analizado treinta y tres captadores de distintos fabricantes. La
mayoría de los cuales son captadores planos con una cubierta. Además se
han añadido algunos modelos de captador de vacío a fin de contrastar lo
expuesto en la memoria técnica con la realidad del mercado.
Se han evaluado las prestaciones anuales de un campo de colectores que
proporcionase un volumen energético anual igual al total de la demanda del
Hospital.
La calidad de cada modelo de captador favorece que esa distribución
anual se ajuste en mayor medida a la curva de demanda, por lo que se
aumenta la Cobertura Solar de la instalación. Por ello se ha tomado en cuenta
este parámetro (CS en %) a fin de caracterizar las prestaciones.
Por otro lado se incluye el coste total (en €) del campo de colectores
necesario para cumplir el punto anterior, y la superficie total que supone,
puesto que los modelos difieren entre sí en superficie útil de captación (Su en
m2).
La siguiente tabla muestra los modelos evaluados:
C Optimización del subconjunto de captación 220
MODELO Su b m (k1) k2 PVP FS Coste Colectores m2 1 T150 2,09 0,78 7,8 450 € 56,96% 120.150 € 558,03 2 T105-S 2,09 0,67 4,3 510 € 70,45% 112.710 € 461,89 3 T130-S 2,6 0,67 4,2 590 € 70,86% 103.250 € 455,00 4 T105-SH 2,09 0,7 4,5 550 € 70,45% 103.950 € 429,00 5 T130-SH 2,6 0,69 4,2 630 € 72,53% 103.950 € 429,00 6 Solahart Bt 1,86 0,796 3,655 632 € 76,73% 108.704 € 319,92 7 VITOSOL 100 2,32 0,81 3,48 875 € 77,46% 115.500 € 306,24 8 VITOSOL 200 D3 3,21 0,85 1,61 1.559 € 82,15% 116.925 € 240,75 9 SOL 25 Plus 2,5 0,78 3,53 0,0118 796 € 72,76% 85.968 € 270,00
10 ECOSOL SOL 2500 2,31 0,68 5,1 643 € 66,76% 142.103 € 510,51 11 ECOSOL 2.0 TINOX 1,84 0,74 4,5 520 € 72,52% 112.840 € 399,28 12 ECOSOL 3.0 TINOX 2,66 0,75 3,5 748 € 76,65% 96.492 € 343,14 13 ECOSOL SOL 2300 2,15 0,734 5,668 301 € 66,16% 67.725 € 483,75 14 ECOSOL SOL 2300 selectivo 2,15 0,74 4,15 455 € 74,04% 80.535 € 380,55 15 CR-12 S (chromagen) 2,56 0,79 5,12 692 € 70,27% 106.568 € 394,24 16 CALPAK 2,2 0,81 3,54 1.050 € 77,25% 147.000 € 308,00 17 ML 3.0 (ims) 2,59 0,75 3,5 710 € 65,73% 67.450 € 246,05 18 ML 2.0 (ims) 1,79 0,74 4,5 505 € 58,76% 71.205 € 252,39 19 ML 2.4 SH (ims) 2,39 0,74 4,3 627 € 60,47% 66.462 € 253,34 20 MLP 2.0 (ims) 1,77 0,655 6 396 € 41,92% 65.340 € 292,05 21 EURO C20-HTF (Wagner) 2,39 0,818 4,2 822 € 75,30% 112.674 € 327,43 22 EURO C20-AR (Wagner) 2,39 0,854 4,2 913 € 75,99% 117.767 € 308,31 23 LB-5,1HT (Wagner) 5,1 0,794 4,4 2.310 € 74,21% 159.360 € 351,90 24 LB-6,4HT (Wagner) 6,4 0,794 4,4 2.236 € 74,21% 122.980 € 352,00 25 LB-7,6HT (Wagner) 7,6 0,794 4,4 2.823 € 74,03% 129.878 € 349,60 26 LB-5,1AR (Wagner) 5,1 0,832 4,4 2.514 € 74,85% 160.878 € 326,40 27 LB-6,4AR (Wagner) 6,4 0,832 4,4 2.830 € 74,85% 144.350 € 326,40 28 LB-7,6AR (Wagner) 7,6 0,832 4,4 3.167 € 74,88% 136.172 € 326,80 29 M 08 (velux) 0,89 0,82 4,26 437 € 75,20% 161.690 € 329,30 30 S 06 (velux) 1,13 0,82 4,26 494 € 75,16% 143.754 € 328,83 31 S 08 (velux) 1,36 0,82 4,26 530 € 75,19% 128.260 € 329,12 32 U 10 (velux) 1,87 0,82 4,26 633 € 75,19% 111.408 € 329,12 33 V-18 (rayosol) 1,91 0,7703 4,51 540 € 73,24% 105.840 € 374,36
C Optimización del subconjunto de captación 221
A continuación se muestran gráficamente los resultados de tal estudio.
En el primer gráfico el eje de ordenadas representa el factor de cobertura
solar alcanzado con cada campo de colectores, y en abscisas los modelos a
examen. El diámetro de los marcadores es proporcional al precio de cada
campo de colectores.
El segundo gráfico muestra el área de captación que compondría cada
campo, para cada uno de los modelos.
C Optimización del subconjunto de captación 222
Comparación Colectores
120.
150
€11
2.71
0 €
103.
250
€10
3.95
0 € 10
3.95
0 €
108.
704
€11
5.50
0 €
116.
925
€85
.968
€14
2.10
3 €
112.
840
€96
.492
€67
.725
€80
.535
€10
6.56
8 €
147.
000
€67
.450
€71
.205
€ 66.4
62 €
112.
674
€11
7.76
7 €
159.
360
€12
2.98
0 €
129.
878
€16
0.87
8 €
144.
350
€13
6.17
2 €
161.
690
€14
3.75
4 €
128.
260
€11
1.40
8 €
105.
840
€
55,00%
57,50%
60,00%
62,50%
65,00%
67,50%
70,00%
72,50%
75,00%
77,50%
80,00%
82,50%
85,00%
0 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 32 33 34
Modelo
Cob
ertu
ra S
olar
C Optimización del subconjunto de captación 223
Para el análisis se descartaron factores de cobertura menores de 70%
(mínimo exigido por el CTE para la zona de ubicación del proyecto).
Se ha optado por el modelo número 9 del estudio.
Tal elección se fundamenta en la baja superficie total necesaria, el alto
factor de cobertura relativo a otros captadores, y el bajo precio.
Principalmente llamativa resulta esta consideración sobre el coste: sólo el
colector número 14 del estudio es comparable en este sentido. Sin embargo,
han sido las características constructivas las que han hecho que la elección
final se incline por este modelo.
superficie colectora (m2)55
8,03
461,
8945
5,00
429,
0042
9,00
319,
9230
6,24
240,
7527
0,00
510,
5139
9,28
343,
1448
3,75
380,
55 394,
2430
8,00
246,
0525
2,39
253,
3429
2,05
327,
4330
8,31
351,
9035
2,00
349,
6032
6,40
326,
4032
6,80
329,
3032
8,83
329,
1232
9,12
374,
36
200
250
300
350
400
450
500
550
600
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 32 33
C Optimización del subconjunto de captación 224
El bajo coste, para un mismo volumen energético aportado, redunda en la
posibilidad de aumentar la cobertura solar con la misma inversión necesaria
para otro modelo de captación.
El colector seleccionado es un captador plano con una cubierta con
tratamiento antirreflexivo, calificado por el laboratorio de homologación del
CENER como “de alta eficiencia” de la marca alemana Stieben Eltron,
modelo SOL 25 plus, con unas excelentes características de fabricación y
actuación, patentes en la baja superficie absorbedora requerida y el alto
factor de cobertura solar a un precio razonable. No en vano este tipo de
captadores se comercializan expresamente para grandes instalaciones. Se ha
tenido en cuenta, además, que la configuración de las conexiones necesarias
simplifica el trazado hidráulico.
Los datos técnicos del modelo elegido aparecen en el Anexo D.
Otras conclusiones del estudio son:
Los captadores de vacío elevan el coste de manera sustancial, aunque
consiguen un mayor aprovechamiento de la radiación.
La calidad del colector redunda de manera muy notable en las tres
variables fundamentales: cobertura, coste y superficie necesaria.
C Optimización del subconjunto de captación 225
La tecnología alemana es por el momento líder en términos de eficiencia
de captación.
El coste de la tecnología española es menor, en términos generales que la
alemana (Wagner, Stieben Eltron, etc.) o estadounidense (Viessman).
C.4 Inclinación de captadores
El mayor aprovechamiento anual de la energía incidente bruta se produce
para una inclinación igual a la latitud.
Esa mayor energía captada no se traduce en el efecto deseado de alcanzar
mayor aporte, puesto que la variación en invierno es prácticamente
inapreciable, y es en verano donde se produce un pico de sobreproducción.
Se escogerá una inclinación de 50º (10º aproximadamente por encima de la
latitud de lugar, como indica la experimentación y los criterios de buenas
prácticas, para favorecer la captación en invierno, y controlar la estival).
k (radiación inclinada/sup horizontal)
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
mes
k [1
]
45505560
C Optimización del subconjunto de captación 226
Estas apreciaciones se perciben en la relación entre radiación en superficie
horizontal y sobre superficie inclinada para cuatro valores de inclinación (45,
50, 55 y 60º) mostrada en el gráfico anterior.
C.5 Número de captadores
Se instalará el número de captadores óptimo en el sentido de compromiso
de consideraciones: energéticas, económicas, de cumplimiento con la
normativa.
Una primera aproximación al problema hace tomar en cuenta que el coste
del campo de colectores crece de manera proporcional (sin considerar
Rappels u otros descuentos) al número instalado. Sin embargo la cobertura
no evoluciona de la misma manera, como pone de relieve la siguiente figura:
Cobertura - Campo colectores
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
Campo
Cob
ertu
ra S
olar
%
cs(cens) % cs(fchart)%
C Optimización del subconjunto de captación 227
En ella se considera la cobertura solar alcanzada para un número creciente
de colectores, con valores obtenidos por los dos métodos de cálculo.
Aprovechamos esta figura para comentar la diferencia que se aprecia a
simple vista entre ambos métodos de cálculo: F-Chart evalúa el aporte solar
con varios puntos porcentuales sobre lo estimado con el de CENSOLAR. Esa
diferencia va disminuyendo a medida que crece la superficie de captación.
De lo que se deduce que para pequeñas instalaciones el margen entre ambos
métodos puede ser decisivo.
Volviendo a la búsqueda del número óptimo de captación, se ha llevado a
cabo un estudio económico de unos valores teóricos de rentabilidad y
retorno obtenidos para un número creciente de colectores.
Comparación métodos
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
Campo
punt
os %
dife
renc
ia
diferencia métodos
C Optimización del subconjunto de captación 228
La hipótesis fundamental de este estudio es que el coste de la captación es
representativo del coste total de la instalación (son proporcionales), luego se
ha considerado sólo la inversión como el coste total de captación.
Por tanto los valores no podrán ser tomados como verosímiles, pero sí las
tendencias.
El resultado se presenta en la siguiente figura:
Cobertura - Retorno&Rentabilidad
0123456789
101112131415161718
70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
Campo
[año
s] [%
]
retorno rentabilidad
Donde se aprecia con claridad que el periodo de recuperación de la
inversión se ralentiza para superficies de captación más elevadas, y la
rentabilidad disminuye.
C Optimización del subconjunto de captación 229
De estas consideraciones se deduce que lo más conveniente es optar por
un número de colectores moderado, sin pretender alcanzar coberturas
solares mayores del 75-80%, pero cumpliendo con lo establecido en la norma.
En concreto, el mínimo fijado por el CTE será un 70%. Se perseguirá
alcanzar el 75% a fin de ajustar el presente proyecto a la Ordenanza solar
Municipal de Madrid, que si bien no es de cumplimiento obligatorio, es de
esperar que Arganda (que a la fecha no tiene aún tal ordenanza) adapte
alguna de las ya existentes en la Comunidad a su propio ámbito.
Además se tendrá en cuenta que el número escogido permita una
disposición cómoda de la superficie, haciendo que todas las filas tengan el
mismo número de captadores.
El número escogido, por todo lo anterior, será 108 colectores, puesto que
es el primer valor que está claramente por encima del 70% mínimo fijado por
el CTE.
D
Catálogos
D Catálogos 231
D Catálogos
La finalidad de este anexo es contener las especificaciones técnicas de los
equipos empleados dadas por cada fabricante.
D.1.1 Captadores
D Catálogos 232
D Catálogos 233
D Catálogos 234
D Catálogos 235
D Catálogos 236
D.1.2 Acumuladores
D Catálogos 237
D Catálogos 238
D.1.3 Intercambiador
D Catálogos 239
D.1.4 Vasos expansión
D Catálogos 240
D.1.5 Fluido caloportador:
D Catálogos 241
D Catálogos 242
D Catálogos 243
D Catálogos 244
D Catálogos 245
D Catálogos 246
D Catálogos 247
D Catálogos 248
D.1.6 Bombas Primario
D Catálogos 249
D.1.7 Bombas Secundario
D Catálogos 250
D.1.8 Aerotermos
E
Terminología
E Terminología 252
E Terminología
E.1 Introducción.
En la elaboración del presente documento se han empleado determinados
términos técnicos característicos de la tecnología empleada. Parte de ese
vocabulario se presenta a continuación:
E.2 Términos
Absorbedor: componente de un captador solar cuya función es absorber la
energía radiante y transferirla en forma de calor a un fluido.
Acumulador solar o depósito solar: depósito en el que se acumula el agua
calentada por energía solar.
Bombas de circulación: dispositivo electromecánico que produce la
circulación forzada del fluido a través de un circuito.
Captador solar térmico: dispositivo diseñado para absorber la radiación
solar y transmitir la energía térmica así producida a un fluido de trabajo que
circula por su interior.
E Terminología 253
Carcasa: es el componente del captador que conforma su superficie
exterior, fija la cubierta, contiene y protege a los restantes componentes del
colector y soporta los anclajes del mismo.
Cerramiento: función que realizan los captadores cuando constituyen el
tejado o la fachada de la construcción arquitectónica, debiendo garantizar la
debida estanqueidad y aislamiento térmico.
Circuito primario: circuito del que forman parte los captadores y las
tuberías que los unen, en el cual el fluido recoge la energía solar y la
transmite.
Circuito secundario: circuito en el que se recoge la energía transferida del
circuito primario para ser distribuida a los puntos de consumo.
Circuito de consumo: circuito por el que circula agua de consumo.
Circulación natural: cuando el movimiento del fluido entre los captadores
y el intercambiador del depósito de acumulación se realiza por convección y
no de forma forzada.
Depósitos solares conectados en serie invertida: depósitos conectados de
forma que el sentido de circulación del agua de consumo es contrario al
sentido de circulación de calentamiento del agua solar.
E Terminología 254
Integración arquitectónica de los captadores: cuando los captadores
cumplen una doble función, energética y arquitectónica (revestimiento,
cerramiento o sombreado) y, además, sustituyen a elementos constructivos
convencionales o son elementos constituyentes de la composición
arquitectónica.
Irradiancia solar: potencia radiante incidente por unidad de superficie
sobre un plano dado. Se expresa en kW/m2.
Irradiación solar: energía incidente por unidad de superficie sobre un
plano dado, obtenida por integración de la irradiancia durante un intervalo
de tiempo dado, normalmente una hora o un día. Se mide en kWh/m2.
Perdidas por orientación: cantidad de irradiación solar no aprovechada
por el sistema captador a consecuencia de no tener la orientación óptima.
Perdidas por inclinación: cantidad de irradiación solar no aprovechada
por el sistema captador a consecuencia de no tener la inclinación óptima.
Perdidas por sombras: cantidad de irradiación solar no aprovechada por
el sistema captador a consecuencia de la existencia de sombras sobre el
mismo en algún momento del día.
Radiación solar: es la energía procedente del sol en forma de ondas
electromagnéticas.
E Terminología 255
Radiación Solar Global media diaria anual: es la energía procedente del
sol que llega a una determinada superficie (global), tomando el valor anual
como suma de valores medios diarios.
Temperatura de estancamiento del captador: corresponde a la máxima
temperatura del fluido que se obtiene cuando, sometido el captador a altos
niveles de radiación y temperatura ambiente y siendo la velocidad del viento
despreciable, no existe circulación en el captador y se alcanzan condiciones
cuasiestacionarias.
Radiación solar directa: es la radiación solar por unidad de tiempo y
unidad de área, que sin haber sufrido modificación en su trayectoria, íncide
sobre una superficie.
Radiación solar difusa celeste: es la radiación por unidad de tiempo y
unidad de área que, procedente de la dispersión de la radiación solar directa
por las moléculas de aire, partículas sólidas, vapor de agua en suspensión en
la atmósfera, etc., incide directamente sobre una superficie.
Radiación solar reflejada: es la radiación por unidad de tiempo y unidad
de área que, procedente de la reflexión de la radiación solar en el suelo y
otros objetos, incide sobre una superficie.
Radiación difusa: es la suma de la radiación difusa celeste y la radiación
solar reflejada.
E Terminología 256
Radiación solar global: es la suma de la radiación directa y difusa.
Radiación solar media: es la integral de la radiación solar global incidente
sobre una superficie en un período de tiempo, dividido por este período de
tiempo.
Instalaciones abiertas: instalaciones en las que el circuito primario está
comunicado de forma permanente con la atmósfera.
Instalaciones cerradas: instalaciones en las que el circuito primario no
tiene comunicación directa con las atmósfera.
Instalaciones de sistema directo: son aquellas en las que el fluido de
trabajo es el propio agua de consumo que pasa por los captadores.
Instalaciones de sistema indirecto: en las que el fluido de trabajo se
mantiene en un circuito cerrado, sin posibilidad de ser distribuido al
consumo.
Instalaciones por termosifón: en la que el fluido de trabajo circula por
convección libre.
Instalación con circulación forzada: instalación equipada con dispositivos
que provocan la circulación forzada del fluido de trabajo.
Fluido de transparencia de calor o fluido de trabajo: es el fluido
encargado de recoger y transmitir la energía captada por el absorbedor.
E Terminología 257
Materiales aislantes: son aquellos materiales de bajo coeficiente de
conductividad térmica, cuyo empleo en el captador solar tiene por objeto
reducir las pérdidas de calor por la parte posterior y laterales.
Intercambiador de calor: dispositivo en el que se produce la transferencia
de energía del circuito primario al circuito secundario.
Purgador de aire: dispositivo que permite la salida del aire acumulado en
el circuito. Puede ser manual o automático.
Válvula de seguridad: dispositivo que limita la presión máxima del
circuito.
Válvula antirretorno: dispositivo que permite interrumpir el paso de
fluido en un sentido.
Válvula de corte: dispositivo que interrumpe el paso de fluido en un
circuito.
Control diferencial de temperaturas: dispositivo electrónico que arranca o
para las bombas en función de la diferencia de temperaturas prefijada entre
los captadores y la acumulación solar.
Fecha y Firma de Emisión
Fecha y Firma de Emisión 259
El Presupuesto de este proyecto asciende a 244.267,34
DOSCIENTOS CUARENTA Y CUATRO MIL DOSCIENTOS
SESENTA Y SIETE EUROS, CON TREINTA Y CUATRO CÉNTIMOS.
Autor: Javier Galán Peña
Fecha: 13 de Mayo de 2006
2PLANOS
Planos 2
LISTA DE PLANOS....................................... 3
PLANOS........................................................... 4
Planos 3
2.1 LISTA DE PLANOS
UBICACIÓN DEL PROYECTO ................................001
PANELES SOLARES EN CUBIERTA......................002
SALA DE MÁQUINAS EN HOSPITAL .................003
ESQUEMA DE PRINCIPIO.......................................004
CIRCUITO DE REGULACIÓN Y CONTROL.......005
DISTRIBUCIÓN SALA DE MÁQUINAS ..............006
SUPERFICIE COLECTORA: Cotas ..........................007
SUPERFICIE COLECTORA: Conexiones ...............008
Planos 4
2.2 PLANOS
3PLIEGO DE CONDICIONES
Pliego de Condiciones 2
Consideraciones Preliminares ..................... 4
Descripción de la obra................................... 6
Condiciones de materiales y equipos......... 8
Ejecución de la obra ....................................... 9
Medición y abono de las obras .................... 17
Disposiciones Finales .................................... 20
Pliego de Condiciones 3
3 Pliego de Condiciones
3.1 Consideraciones preliminares
La legislación que se debe tener como punto de referencia para la
realización del proyecto es la siguiente:
− Real Decreto 891/1980, de 14 de abril, sobre homologación de los
paneles solares (BOE de 12 de mayo de 1980)
− Real Decreto 314/2006; de 17 de marzo, por el que se aprueba el
Código Técnico de la Edificación.
− Orden del 28 julio 1980, por la que se aprueban las normas e
instrucciones técnicas complementarias para la homologación de
los paneles solares (BOE 18 de agosto de 1980)
− Orden del 9 de abril de 1981, por la que se especifican las
exigencias técnicas que deben cumplir los sistemas solares para
agua caliente y climatización, a efectos de la concesión de
subvenciones a los propietarios, en el desarrollo del artículo 13 de
la ley 82/1980, del 30 de diciembre, sobre conservación de la
energía (BOE 25 de abril de 1981)
− Real Decreto 1751/1998 del 31 de julio, que aprueba el reglamento
de instalaciones térmicas en los edificios (RITE) y sus instrucciones
técnicas complementarias (BOE 5 de agosto de 1998)
Pliego de Condiciones 4
− Pliego de condiciones técnicas de las instalaciones de energía solar
térmica IDAE (ref. PET-REV-16.6.18.8/I-01)
− Ley 82/1980 del 30 de diciembre, sobre conservación de la energía
(BOE 27 de enero de 1981)
− Resolución de la Dirección General del Instituto para la
Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), de 12 de marzo de
2005, por la que se establecen las bases reguladoras y la
convocatoria para la concesión de ayudas para apoyo a la energía
solar térmica, en el marco del Plan de Fomento de las Energías
Renovables
− Reglamento de recipientes a presión.
− Reglamento electrotécnico de baja tensión y sus instrucciones
técnicas complementarias.
− Ley 31/1995 del 8 de Noviembre sobre la prevención de riesgos
laborales (BOE nº 269 del 10 de Noviembre)
− Real Decreto 1627/97, de 24 de Octubre de 1997 por el que se
establecen disposiciones mínimas de seguridad y salud en las
obras de construcción
También se seguirá en todo lo posible otras normas como las UNE de
la asociación española de normalización y certificación (AENOR), normas
Pliego de Condiciones 5
NTE del ministerio de obras públicas y urbanismos, y otras de organismos
internacionales como las CEN o ISO, como las siguientes:
− UNE-EN 12975-1 Sistemas solares térmicos y componentes -
Captadores Solares – Parte 1: Requisitos Generales.
− UNE-EN 12975-2 Sistemas solares térmico y componentes –
Captadores Solares – Parte 2: Métodos de Ensayo.
− UNE-EN 12976-1 Sistemas solares térmicos y componentes –
Sistemas solares prefabricados – Parte 1: Requisitos Generales.
− UNE-EN 12976-2 Sistemas solares térmicos y componentes –
Sistemas solares prefabricados – Parte 2: Métodos de Ensayo.
− UNE-EN 12977-1 Sistemas solares térmicos y componentes –
Sistemas solares a medida - Parte 1: Requisitos Generales
− UNE-EN 12977-2 Sistemas solares térmicos y componentes –
Sistemas solares a medida – Parte 2: Métodos de Ensayo.
− prEN 806-1, Specifications for installations inside buildings
conveying water for human consumption – Part 1: General.
− prEN 1717, Protection against pollutin of potable water in
drinking water installations and general requirements of devices
to prevent pollution by back flow.
− ENV 1991-2-4, Eurocode 1 – Basis of design and actions on
structures – Part 2 – 3: Action on structures; snow loads.
Pliego de Condiciones 6
− ENV 1991-2-4, Eurocode 1 – Basis of design and actions on
structures – Part 2 – 4: Action on structures; wind loads.
− EN 60335-1: 1995, Safety of household and similar electrical
appliances – Part 1: General requirements (IEC 335-1: 1991
modified).
− EN 60335-2-21, Safety of household and similar electrical
appliances – Part 2: Particular requirements for storage water
heaters (IEC 335-2-21: 1989 + Amendments 1: 1990 and 2: 1990,
modified).
− ENV 61024-1 Protection of structures against lightning – Part 1:
General principles (IEC 1024-1: 1990, modified).
− ISO 9488 Energía Solar – Vocabulario.
Se considerará la edición más reciente de las normas antes mencionadas,
con las últimas modificaciones oficialmente aprobadas.
3.2 Descripción de la obra
Colectores
Los colectores serán suministrados en jaulas de madera adecuadas
para su traslado o elevación mediante carretillas elevadoras. Las jaulas se
almacenarán depositándolas sobre suelo plano y a cubierto. En caso de
almacenaje exterior, las jaulas se cubrirán para protegerlas del agua de
lluvia.
Pliego de Condiciones 7
En el caso de que los colectores, una vez desembalados y
previamente a su montaje sobre los perfiles de apoyo, deban ser dejados de
forma interina a la intemperie, se colocarán con un ángulo mínimo de
inclinación de 20º y máximo de 80º, con la cubierta de cristal orientada hacia
arriba. Se evitará la posición horizontal y vertical.
Hasta que los colectores no estén llenos de fluido caloportador es
conveniente cubrirlos, a fin de evitar excesivas dilataciones.
Acumuladores
Se instalarán en el cuarto destinado a ello, indicado en los planos. Su
colocación será acorde con las indicaciones el manual del fabricante.
En espera de su instalación, han de ser almacenados verticalmente en
el suelo sin desembalar, par evitar golpes.
Tuberías de circuitos y demás elementos
Serán todos ellos de primera calidad, evitando que en el
almacenamiento de espera para su instalación estén expuestos a daños por
golpes o descubiertos de su embalaje de fábrica.
Hormigón
El árido empleado será limpio, suelto y áspero, exento de sustancias
orgánicas o partículas terrosas, para lo cual si es necesario se tamizará y
lavará convenientemente con agua potable.
Pliego de Condiciones 8
El cemento debe ser lento, marca de fábrica y perfectamente seco. Su
peso específico debe ser como mínimo de 3,05 kg/dm3 y la finura de
molido, residuo del 5% en el tamiz de 900 mallas y del 20% en el de 4900.
Materiales de acero
Los materiales de acero empleados serán de buena calidad sin
deformaciones, roturas ni otros defectos. No se admitirán empalmes ni
acopladuras en las piezas que formen parte de las estructuras, tanto de las
soporte-colector como de los redondos para armar el hormigón.
El límite elástico será de 24 kg/mm2 como corresponde a los aceros
tipo A-42.
3.3 Condiciones de materiales y equipos
Materiales
Todos los materiales serán de buena calidad y de reconocida casa
comercial. Tendrán las dimensiones que indiquen los documentos del
proyecto y fije la dirección facultativa.
Reconocimiento de los materiales
Los materiales serán reconocidos en obra antes de su empleo por la
dirección facultativa, sin cuya aprobación no podrán ser empleados en la
obra.
El contratista proporcionará a la dirección facultativa muestra de los
materiales para su aprobación. Los ensayos y análisis que la dirección
Pliego de Condiciones 9
facultativa crea necesarios, se realizarán en laboratorios autorizados para
ello. Los accesorios, codos, latiguillos, racores, etc, serán de buena calidad y
estarán igualmente exentos de defectos, tanto en su fabricación como en la
calidad de los materiales empleados.
3.4 Ejecución de la Obra
3.4.1 Consideración General de Riesgos
Las obras se ejecutarán de acuerdo con lo expuesto en el presente
proyecto y a lo que dictamine la dirección facultativa. El replanteo de las
instalaciones se ajustará por el director de la obra, marcando sobre el
terreno claramente todos los puntos necesarios para la ejecución de la obra
en presencia del contratista y según proyecto.
El contratista facilitará por su cuenta todos los elemento que sean
necesarios para la ejecución de los referidos replanteos y señalamiento de
los mismo, cuidando bajo su responsabilidad de la invariabilidad de las
señales o datos fijados para su determinación. Si el contratista causara algún
desperfecto en las propiedades colindantes, tendrá que restaurarlas a su
cuenta, dejándolas en el estado que las encontró al dar comienzo las obras
de la instalación solar.
La instalación se construirá en su totalidad utilizando materiales y
procedimientos de ejecución que garanticen las exigencias del servicio,
durabilidad, salubridad y mantenimiento.
Pliego de Condiciones 10
Se tendrán en cuenta las especificaciones dadas por los fabricantes de
cada uno de los componentes. A efectos de las especificaciones de montaje
de la instalación, éstas se complementarán con la aplicación de las
reglamentaciones vigentes que tengan competencia en el caso.
Es responsabilidad del suministrador comprobar que el edificio
reúne las condiciones necesarias para soportar la instalación, indicándolo
expresamente en la documentación.
Es responsabilidad del suministrador comprobar la calidad de los
materiales y del agua utilizada, cuidando que se ajusten a lo especificado en
estas normas y el evitar el uso de materiales incompatibles entre sí. El
suministrador será responsable de la vigilancia de sus materiales durante el
almacenaje y el montaje, hasta la recepción provisional.
Las aperturas de conexión de todos los aparatos y máquinas deberán
estar convenientemente protegidas durante el transporte, el
almacenamiento y el montaje, en tanto no se proceda a su unión, por medio
de elementos de taponamiento de forma y resistencia adecuada para evitar
la entrada de cuerpos extraños y suciedades dentro del aparato.
Especial cuidado se tendrá con materiales frágiles y delicados, como
luminarias, mecanismos, equipos de medida, etc., que deberán quedar
debidamente protegidos.
Durante el montaje, el instalador deberá evacuar de la obra todos los
materiales sobrantes de trabajos efectuados con anterioridad, en particular
Pliego de Condiciones 11
de retales de conducciones y cables. Asimismo, al final de la obra, deberá
limpiar perfectamente todos los equipos (captadores, acumuladores, etc.),
cuadros eléctricos, instrumentos de medida, etc. de cualquier tipo de
suciedad, dejándolos en perfecto estado.
Antes de su colocación, todas las canalizaciones deberán reconocerse
y limpiarse de cualquier cuerpo extraño, como rebabas, óxidos, suciedades,
etc.
La alimentación de las canalizaciones en uniones y cambios de
dirección se realizará con los correspondientes accesorios y/o cajas,
centrando los ejes de las canalizaciones con los de las piezas especiales, sin
tener que recurrir a forzar la canalización.
En las partes dañadas por roces en los equipos, producidos durante
el traslado o el montaje, el suministrador aplicará pintura rica en zinc u otro
material equivalente. La instalación de los equipos, válvulas y purgadores
permitirá su posterior acceso a las mismas a efectos de su mantenimiento,
reparación o desmontaje.
Una vez instalados, se procurará que la placas de características de
los equipos sean visibles. Todos los elementos metálicos que no estén
debidamente protegidos contra la oxidación por el fabricante, serán
recubiertos con dos manos de pintura antioxidante.
Los circuitos de distribución de agua caliente sanitaria, se protegerán
contra la corrosión por medio de ánodos de sacrificio. Todos los equipos y
Pliego de Condiciones 12
circuitos podrán vaciarse total o parcialmente, esto se realizará desde los
puntos más bajos de la instalación. Las conexiones entre los puntos de
vaciado y desagües se realizarán de forma que el paso del agua quede
perfectamente visible. Los botellines de purga estarán siempre en lugares
accesibles y, siempre que sea posible, visibles.
3.4.2 Montaje de estructura soporte y captadores
Si los captadores son instalados en los tejados de edificios, deberá
asegurarse la estanqueidad en los puntos de anclaje. La instalación
permitirá el acceso a los captadores de forma que su desmontaje sea posible
en caso de rotura, pudiendo desmontar cada captador con el mínimo de
actuaciones sobre los demás.
Las tuberías flexibles se conectarán a los captadores utilizando,
preferentemente, accesorios para mangueras flexibles. Cuando se monten
tuberías flexibles se evitará que queden retorcidas y que se produzcan
radios de curvatura superiores a los especificados por el fabricante. El
suministrador evitará que los captadores queden expuestos al sol por
períodos prolongados durante el montaje. En este período las conexiones
del captador deben estar abiertas a la atmósfera, pero impidiendo la entrada
de suciedad.
Terminado el montaje, durante el tiempo previo al arranque de la
instalación, si se prevé que éste pueda prolongarse, el suministrador
procederá a tapar los captadores.
Pliego de Condiciones 13
3.4.3 Montaje de los acumuladores.
La estructura soporte para depósitos y su fijación se realizará según
la normativa vigente. La ubicación de los acumuladores y sus estructuras de
sujeción, cuando se sitúen en cubiertas de piso, tendrá en cuenta las
características de la edificación y requerirá, para depósitos de más de 300 l,
el diseño de un profesional competente. Se tendrá en cuenta la accesibilidad
del intercambiador, para operaciones de sustitución o reparación.
3.4.4 Montaje de las bombas
Las bombas en línea se instalarán con el eje de rotación horizontal y
con espacio suficiente para que el conjunto motor-rodete pueda ser
fácilmente desmontado. El acoplamiento de una bomba en línea con la
tubería podrá ser de tipo roscado hasta el diámetro DN 32. El diámetro de
las tuberías de acoplamiento no podrá ser nunca inferior al diámetro de la
boca de aspiración de la bomba.
Las tuberías conectadas a las bombas en línea se soportarán en las
inmediaciones de las bombas de forma que no provoquen esfuerzos
recíprocos. La conexión de las tuberías a las bombas no podrá provocar
esfuerzos recíprocos (se utilizarán manguitos antivibratorios cuando la
potencia de accionamiento sea superior a 700W).
Todas las bombas estarán dotadas de tomas para la medición de
presiones en aspiración e impulsión. Todas las bombas deberán protegerse,
Pliego de Condiciones 14
aguas arriba, por medio de la instalación de un filtro de malla o tela
metálica.
Cuando se monten bombas con prensa-estopas se instalarán sistemas
de llenado automáticos.
3.4.5 Montaje de tuberías y accesorios
Antes del montaje deberá comprobarse que las tuberías no estén
rotas, fisuradas, dobladas, aplastadas, oxidadas o de cualquier manera
dañadas. Se almacenarán en lugares donde estén protegidas contra los
agentes atmosféricos. En su manipulación se evitarán roces, rodaduras y
arrastres que podrían dañar la resistencia mecánica, las superficies
calibradas de las extremidades o las protecciones anticorrosión.
Las piezas especiales, manguitos, gomas de estanqueidad, etc., se
guardarán en locales cerrados. Los tuberías serán instaladas de forma
ordenada, utilizando fundamentalmente, tres ejes perpendiculares entre sí y
paralelos a elementos estructurales del edificio, salvo las pendientes que
deban darse.
Las tuberías se instalarán lo más próximas posible a paramentos,
dejando el espacio suficiente para manipular el aislamiento y los accesorios.
En cualquier caso, la distancia mínima de las tuberías o sus accesorios a
elementos estructurales será de 5 cm.
Las tuberías discurrirán siempre por debajo de canalizaciones
eléctricas que crucen o corran paralelamente. La distancia en línea recta
Pliego de Condiciones 15
entre la superficie exterior de la tubería, con su eventual aislamiento, y la
del cable o tubo protector no deben ser inferiores a las siguientes:
-5 cm para cables bajo tubo con tensión inferior a 1000 V.
-30 cm para cables sin protección con tensión inferior a 1000 V.
-50 cm para cables con tensión superior a 1000 V.
Las tuberías no se instalarán nunca encima de equipos eléctricos
como cuadros o motores.
No se permitirá la instalación de tuberías en huecos y salas de
máquinas de ascensores, centros de transformación, chimeneas y conductos
de climatización o ventilación. Las conexiones de las tuberías a los
componentes se realizarán de forma que no se transmitan esfuerzos
mecánicos. Las conexiones de componentes al circuito deben ser fácilmente
desmontables por bridas o racores, con el fin de facilitar su sustitución o
reparación.
Los cambios de sección en tuberías horizontales se realizarán de
forma que se evite la formación de bolsas de aire, mediante manguitos de
reducción excéntricos o enrasado de generatrices superiores para uniones
soldadas. Para evitar la formación de bolsas de aire, los tramos horizontales
de tubería se montarán siempre con una pendiente ascendente en el sentido
de circulación, del 1%.
Pliego de Condiciones 16
Se facilitarán las dilataciones de tuberías utilizando los cambios de dirección
o dilatadores axiales. Las uniones de tuberías de acero podrán ser por
soldadura o roscadas. Las uniones con valvulería y equipos podrán ser
roscadas hasta 2”, para diámetros superiores se realizarán las uniones por
bridas. Las uniones de tuberías de cobres se realizarán mediante manguitos
soldados por capilaridad.
En circuitos abiertos el sentido de flujo del agua deberá ser siempre
del acero al cobre. El dimensionado, distancia y disposición de los soportes
de tubería se realizará de acuerdo con las prescripciones de UNE 100.152.
Durante el montaje de las tuberías se evitarán en los cortes para la unión de
tuberías, las rebabas y escorias. En las ramificaciones soldadas, el final del
tubo ramificado no debe proyectarse en el interior del tubo principal.
Los sistemas de seguridad y expansión se conectarán de forma que se
evite cualquier acumulación de suciedad o impurezas. Las dilataciones que
sufren las tuberías al variar la temperatura del fluido deben compensarse a
fin de evitar roturas en los puntos más débiles, que suelen ser las uniones
entre tuberías y aparatos, donde suelen concentrarse los esfuerzos de
dilatación y contracción.
En las salas de máquinas se aprovecharán los frecuentes cambios de
dirección, para que la red de tuberías tenga la suficiente flexibilidad y
pueda soportar las variaciones de longitud. En los trazados de tuberías de
Pliego de Condiciones 17
gran longitud, horizontales o verticales, se compensarán los movimientos
de tuberías mediante dilatadores axiales.
3.4.6 Montaje aislamiento
El aislamiento no podrá quedar interrumpido al atravesar elementos
estructurales del edificio. El manguito pasamuros deberá tener las
dimensiones suficientes para pase la conducción con su aislamiento, con
una holgura máxima de 3cm.
Tampoco se permitirá la interrupción del aislamiento térmico en los
soportes de las conducciones, que podrán estar o no completamente
envueltos por el material aislante.
El puente térmico constituido por el mismo soporte deberá quedar
interrumpido por la interposición de un material elástico (goma, fieltro, etc.)
entre el mismo y la conducción. Después de la instalación del aislamiento
térmico, los instrumentos de medida y de control, así como válvulas de
desagües, volante, etc. Deberán quedar visibles y accesibles.
Las franjas y flechas que distinguen el tipo de fluido transportado en
el interior de las conducciones se pintarán o se pegarán sobre la superficie
exterior del aislamiento o de su protección.
3.5 Medición y abono de las obras
Colectores solares de placa plana
Pliego de Condiciones 18
Se entiende por colector solar de placa plana al número de éstos para
que el rendimiento de la instalación sea el requerido en el proyecto. En el
precio unitario están incluidos portes, descarga, instalación y accesorios de
unión de éstos a todos sus elementos (tubería, sondas, etc)
Replanteo
Todas las operaciones y medios auxiliares que se necesite para los
replanteos serán de cuenta del contratista, no teniendo por este concepto
derecha a indemnización de ninguna clase. El contratista será responsable
de los errores que resulten de los replanteos con relación a los planos
acotados que el director de la obra facilite a su debido tiempo.
Mediciones
Los circuitos se medirán en metros lineales y partes proporcionales
de elementos de anclaje y accesorios (codos, empalmes, etc). El hormigón
para armar se cubicará en su verdadera magnitud en metros cúbicos. La
mezcla anticongelante se cubicará en litros. Todos los elementos de la
instalación se medirán por unidades totalmente instaladas y funcionando,
con partes proporcionales de sujeción y accesorios.
Abono de las obras
Se abonarán al contratista las obras que realmente ejecuta con
sujeción al proyecto aprobado, las modificaciones debidamente autorizadas
Pliego de Condiciones 19
y que se introduzcan, y las órdenes que le hayan sido comunicadas por el
director de la obra. Si en virtud de alguna disposición del director de la
obra, se introdujera alguna reforma en la misma que suponga aumento o
disminución del presupuesto, el contratista queda obligado a ejecutarla con
los precios que figuran en el presupuesto del contrato y de no haberlos se
establecerán previamente. El abono de las obras se efectuará en la recepción
de las mismas.
Comienzos de las obras
El contratista deberá comenzar las obras a los quince días de la firma
del contrato y en su ejecución se ajustará a los planos que le suministre el
director de la obra. Él se sujetará a las leyes, reglamentos, normas y
ordenanzas vigentes, así como los que se dicten durante la ejecución de las
obras.
Responsabilidades en la ejecución
El contratista es el único responsable de la ejecución de las obras que
haya contratado. No tendrá derecho a indemnización alguna por el mayor
precio a que pudieran costarle los materiales ni por las erradas maniobras
que cometiese durante la construcción, siendo todas ellas de su cuenta y
riesgo e independiente de la inspección del director de la obra. Será
asimismo responsable ante los tribunales de los accidentes que por su
inexperiencia o descuido ocurran en la construcción de la instalación, en
cuyo caso, si no fuese persona competente en los trabajos, tendrá obligación
Pliego de Condiciones 20
de hacerse representar por otra que tenga para ello los debidos
conocimientos.
3.6 Disposiciones finales
3.6.1 Condiciones de contratación
Elección de componentes
Todos los materiales utilizados en el montaje de la instalación
corresponden a los de mayor fiabilidad de los que se encuentran en el
mercado, cumpliendo a su vez, todas y cada una de las condiciones de
trabajo a que éstos se someten.
Prescripciones generales de la instalación
Se aplicarán todas las previstas en el RITE y CTE.
3.6.2 Ejecución del proyecto
La casa constructora encargada de la ejecución del presente proyecto deberá
tener en cuenta todas las normas que sobre el montaje existan. Todas las
obras deberán ser realizadas por personal cualificado.
Plazo de ejecución
Sería fijado en el plazo de ejecución de las bases de contratación.
Comprobación del circuito
Una vez terminado el montaje se efectuarán los siguientes controles:
− Verificar sentido de la bomba.
Pliego de Condiciones 21
− Verificar sentido de las válvulas anti-retorno.
− Colocación de sondas de temperatura.
− Verificar la inexistencia de fugas.
− Purgar la instalación.
− Comprobar la correcta puesta en marcha y parada del grupo de
control.
− Ajustar el caudal del circuito primario para un óptimo
rendimiento.
− Vigilar la presión de los circuitos y verificar, si existen o no golpes
de ariete.
Prueba final de entrega
Antes de dar por finalizada la ejecución del proyecto se someterá a la
instalación a una prueba en iguales condiciones a las que van a ser
empleada normalmente.
3.6.3 Condiciones facultativas
Dirección
La dirección del montaje estará realizada en su totalidad por la
persona firmante de este proyecto. La instalación de los elementos se
adecuará totalmente a los planos y documentos del presente proyecto.
Pliego de Condiciones 22
Si hubiera necesidad de variar algún punto de este proyecto, será el
director del montaje el único autorizado para ello.
Interpretación
La interpretación del proyecto en toda su amplitud correrá a cargo
del técnico, al que la cosa constructora deberá obedecer en todo momento.
Si hubiese alguna diferencia en la interpretación de las condiciones del
citado proyecto, la casa constructora deberá aceptar y obedecer la opinión
del técnico.
Responsabilidad de la casa constructora
Esta será la única responsable de las indemnizaciones a que hubiera
lugar por el sobreprecio que pudiera costarle la instalación de los elementos
del proyecto y por las erradas maniobras que pudiera cometer durante la
realización del mismo.
Duración de obra
La casa constructora abonará una determinada cantidad por cada día
de retraso en la entrega de la instalación totalmente terminada.
Exclusividad de proyecto
La casa constructora no podrá en ningún caso traspasar este contrato
ni dar su trabajo a otra persona, sin previa autorización de la dirección
técnica.
Pliego de Condiciones 23
3.6.4 Garantías
Plazo de garantía
El suministrador garantizará la instalación durante un período
mínimo de 3 años, para todos los materiales utilizados y el procedimiento
empleado en su montaje. Sin perjuicio de cualquier posible reclamación a
terceros, la instalación será reparada de acuerdo con estas condiciones
generales si ha sufrido una avería a causa de un defecto de montaje o de
cualquiera de los componentes, siempre que haya sido manipulada
correctamente de acuerdo con lo establecido en el manual de instrucciones.
La garantía se concede a favor del comprador de la instalación, lo que
deberá justificarse debidamente mediante el correspondiente certificado de
garantía, con la fecha que se acredite en la certificación de la instalación.
La garantía comprende la reparación o reposición, en su caso, de los
componentes y las piezas que pudieran resultar defectuosas durante el
plazo de vigencia de la garantía.
Quedan expresamente incluidos todos los demás gastos, tales como
tiempos de desplazamiento, medios de transporte, amortización de
vehículos y herramientas, disponibilidad de otros medios y eventuales
portes de recogida y devolución de los equipos para su reparación en los
talleres del fabricante.
Asimismo se deben incluir la mano de obra y materiales necesarios
para efectuar los ajustes y eventuales reglajes del funcionamiento de la
Pliego de Condiciones 24
instalación. Si en un plazo razonable, el suministrador incumple las
obligaciones derivadas de la garantía, el comprador de la instalación podrá,
previa notificación escrita, fijar una fecha final para que dicho
suministrador cumpla con sus obligaciones. Si el suministrador no cumple
con su obligaciones en dicho plazo último, el comprador de la instalación
podrá, por cuenta y riesgo del suministrador, realizar por sí mismo o
contratar a un tercero para realizar las oportunas reparaciones, sin perjuicio
de la ejecución del aval prestado y de la reclamación por daños y perjuicios
en que se hubiese incurrido el suministrador.
La garantía podrá anularse cuando la instalación haya sido reparada,
modificada o desmontada, aunque sólo sea en parte, por personas ajenas al
suministrador o a los servicios de asistencia técnica de los fabricantes no
autorizados expresamente por el suministrador.
Cuando el usuario detecte un defecto de funcionamiento en la
instalación, lo comunicará fehacientemente al suministrador. Cuando el
suministrador considere que es un defecto de fabricación de algún
componente lo comunicará fehacientemente a fabricante.
Las averías de las instalaciones se repararán en su lugar de ubicación
por el suministrador. Si la avería de algún componente no pudiera ser
reparada en el domicilio del usuario, el componente deberá ser enviado al
taller oficial designado por el fabricante por cuenta y a cargo del
suministrador.
Pliego de Condiciones 25
El suministrador realizará las reparaciones o reposiciones de piezas a
la mayor brevedad posible una vez recibido el aviso de avería, pero no se
responsabilizará de los perjuicios causados por la demora en dichas
reparaciones siempre que sea inferior a 15 días naturales.
Recepción definitiva
Al cumplirse el plazo de garantía, se procederá a la recepción
definitiva, mediante las pruebas consiguientes. Si los resultados fueran
satisfactorios, se levantará acta en la que se hará constar el resultado de las
demás pruebas unificadas durante el período de garantía.
3.6.5 Tramitación
Tramitación oficial
Serán por cuenta del contratista los trámites necesarios entre los
organismos interesados para la legalización de la instalación. Todos los
gastos, incluidas las copias del proyecto que se produzcan, serán también
por su cuenta.
Será responsable de cualquier demora que dé lugar los fallos en esta
tramitación.
Cambio de constructor
Pliego de Condiciones 26
El adjudicatario no podrá ceder ni traspasar a otra persona física o
jurídica la contrata, sin la plena ni expresa autorización de la
administración.
4PRESUPUESTO
Presupuesto 2
PROPUESTAS................................................. 2
ANÁLISIS ........................................................ 5
SELECCIÓN .................................................... 7
RESUMEN ....................................................... 8
Presupuesto 3
4.1. PROPUESTAS
Tal y como se explica en la definición del subsistema de regulación
y control, se han estudiado dos posibilidades en este sentido: la
implantación de un sistema de regulación personalizado mediante
programación de Autómata, o el uso de dispositivos comerciales
estándar.
A continuación se presenta el presupuesto mínimo para ambas
posibilidades.
Se agregan en la misma tabla costes unitarios, sumar parciales, y
presupuesto general mínimo en €.
PRESUPUESTO OPCIÓN REGULACIÓN CON PLC
Subsistema Cant CONCEPTO unid Coste/UD Coste TOTAL
108 Captador Solar SOL 25 plus Sieben Eltron ud 833,00 89.964,00 €
72 Juego Conexiones para dos colectores SOL 25 plus Salvador Escoda
ud 71,00 5.112,00 €
1 Aerotermos Salvador Escoda A16/3M
ud 1133,00 1.133,00 €
36 Purgador Automático Aire 3/8" ud 4,07 146,52 €
1 CAPTACIÓN
36 Estructura soporte para 3 colectores, acero galvanizado, con tratamiento exteriores de pintura de minio
ud 160,00 5.760,00 €
SUBTOTAL CAPTACIÓN 102.115,52 €
4 Acumulador Solar Lapesa MV-4000-RB ud 4878,00 19.512,00 €
1 Acumulador Solar Lapesa MV-1500-RB ud 2765,00 2.765,00 €
4 Forro envolvente PP acolchado para Acumulador MV-4000-RB
ud 362,00 1.448,00 €2 ALMACENAMIENTO
1 Forro envolvente PP acolchado para Acumulador MV-1500-RB
ud 223,00 223,00 €
SUBTOTAL ALMACENAMIENTO 23.948,00 €
1 Intercambiador Alfa Laval CB 200 64H ud 4029,00 4.029,00 €
4 Bidón 200 L Fluido Caloportador Tyfocor H-30 LS
ud 824,00 3.296,00 €3 TERMO
TRANSFERENCIA 2 Garrafa 20 L Fluido Caloportador Tyfocor H-
30 LS ud 88,00 176,00 €
Presupuesto 4
SUBTOTAL TERMOTRANSFERENCIA 7.501,00 €
2 Bomba Primario, SNP 3220-4,0 Marca Sedical, incluye cableado, montaje y puesta en marcha
ud 2234,00 4.468,00 €
2 Bomba Secundario, incluye cableado, montaje y puesta en marcha
ud 754,00 1.508,00 €
1 Vaso de expansión 50 AMR-P-SO Salvador Escoda
ud 111,00 111,00 €
1 Vaso de expansión 80 AMR-P-SO Salvador Escoda
ud 139,00 139,00 €
74 Tubería de Cobre Barra 54x1,5 (Dext x esp mm)
m 24,40 1.805,60 €
74 Aislamiento espuma elastomérica Agua Caliente, 54mm, espesor según RITE
m 3,66 270,84 €
106 Tubería de Cobre Barra 42x1,2 m 10,05 1.065,30 €
106 Aislamiento espuma elastomérica Agua Caliente, 42mm, espesor según RITE
m 2,96 313,76 €
54 Tubería de Cobre Barra 35x1,2 m 6,00 324,00 €
54 Aislamiento espuma elastomérica Agua Caliente, 35mm, espesor según RITE
m 2,76 149,04 €
136 Tubería de Cobre Barra 28x1,2 m 4,03 548,08 €
136 Aislamiento espuma elastomérica Agua Caliente, 28mm, espesor según RITE
m 2,65 360,40 €
68 Tubería de Cobre Barra 22x1 m 2,53 172,04 €
68 Aislamiento espuma elastomérica Agua Caliente, 22mm, espesor según RITE
m 2,41 163,88 €
95 Tubería de Cobre Barra 18x1 m 1,90 180,50 €
95 Aislamiento espuma elastomérica Agua Caliente, 18mm, espesor según RITE
m 2,12 201,40 €
6 Lata Adhesivo HT 625, espuma elastomérica ud 12,00 72,00 €
8 Válvula Seguridad, apta para mezcla agua+propilenglicol, Pmáx 6bar
ud 10,00 80,00 €
1 Válvula Multiuso, llenado, vaciado y purga del circuito, conexiones 1"
ud 32,00 32,00 €
2 Válvula Mezcladora termostática, 1" ud 58 116,00 €
1 Grupo de presión GP-CMT-MS08 Soki, llenado automático primario
ud 314 314,00 €
1 Depóstio de fibra mineral TR 100 litros ud 118 118,00 €
1 Interruptor de nivel IMN 40 Inox. ud 119,55 119,55 €
9 Válvula 3 vías motorizada, 2" VG7802ST
ud 384,52 3.460,68 €
20 Válvulas de Bola 2" ud 30,05 601,00 €
72 Válvulas de Bola 3/8" ud 3,85 277,20 €
5 Válvulas de Retención 2" ud 51,2 256,00 €
1 Codos, T, reducciones, racores, manguitos unión
ud 720 720,00 €
4 HIDRÁULICO
5 Manómetro Diferencial, MM200600 Salvador Escoda
ud 37,78 188,90 €
SUBTOTAL HIDRÁULICO 18.136,17 €
5 REGULACIÓN Y
CONTROL
16 Sonda Inmersión, uso interior, PT 1000 Salvador Escoda
ud 24,00 384,00 €
Presupuesto 5
2 Sonda Inmersión, uso exterior (colectores) PT 1000 Salvador Escoda
ud 24,00 48,00 €
18 Vaina Para Sonda, 100 mm, Salvador Escoda ud 8,00 144,00 €
1 Autómata Programable Siemens, 16 entradas 16 salidas
ud 2750,00 2.750,00 €
CONTROL
1 Programación, prueba, puesta en marcha del control
ud 27000,00 27.000,00 €
SUBTOTAL REGULACIÓN Y CONTROL 56.916,84 €
1 Mano de Obra, montaje, instalación, pruebas, puesta en marcha
ud 27000,00 27.000,00 €
1 Realización del proyecto técnico y tramitación de subvenciones
ud 2000,00 2.000,00 €6 OBRA y PROYECTO
1 Transporte a Obra ud 1200,00 1.200,00 € SUBTOTAL OBRA Y PROYECTO 30.200,00 €
SUBTOTAL INSTALACIÓN SOLAR 238.817,53 €
IVA 38.210,80 €
TOTAL presupuesto
277.028,33 €
Presupuesto 6
PRESUPUESTO REGULACIÓN CONDISPOSITIVOS ESTÁNDAR Subsistema Cant CONCEPTO unid Coste/UD Coste
TOTAL 108 Captador Solar SOL 25 plus Sieben Eltron ud 833,00 89.964,00 €72 Juego Conexiones para dos colectores SOL 25
plus Salvador Escoda ud 71,00 5.112,00 €
1 Aerotermos Salvador Escoda A16/3M
ud 1133,00 1.133,00 €
36 Purgador Automático Aire 3/8" ud 4,07 146,52 €
1 CAPTACIÓN
36 Estructura soporte para 3 colectores, acero galvanizado, con tratamiento exteriores de pintura de minio
ud 160,00 5.760,00 €
SUBTOTAL CAPTACIÓN 102.115,52 €4 Acumulador Solar Lapesa MV-4000-RB ud 4878,00 19.512,00 €1 Acumulador Solar Lapesa MV-1500-RB ud 2765,00 2.765,00 €4 Forro envolvente PP acolchado para
Acumulador MV-4000-RB ud 362,00 1.448,00 €2
ALMACENAMIENTO
1 Forro envolvente PP acolchado para Acumulador MV-1500-RB
ud 223,00 223,00 €
SUBTOTAL ALMACENAMIENTO 23.948,00 €1 Intercambiador Alfa Laval CB 200 64H ud 4029,00 4.029,00 €4 Bidón 200 L Fluido Caloportador Tyfocor H-
30 LS ud 824,00 3.296,00 €3
TERMO TRANSFERENCIA
2 Garrafa 20 L Fluido Caloportador Tyfocor H-30 LS
ud 88,00 176,00 €
SUBTOTAL TERMOTRANSFERENCIA 7.501,00 €2 Bomba Primario, SNP 3220-4,0 Marca
Sedical, incluye cableado, montaje y puesta en marcha
ud 2234,00 4.468,00 €
2 Bomba Secundario, incluye cableado, montaje y puesta en marcha
ud 754,00 1.508,00 €
1 Vaso de expansión 50 AMR-P-SO Salvador Escoda
ud 111,00 111,00 €
1 Vaso de expansión 80 AMR-P-SO Salvador Escoda
ud 139,00 139,00 €
74 Tubería de Cobre Barra 54x1,5 (Dext x esp mm)
m 24,40 1.805,60 €
74 Aislamiento espuma elastomérica Agua Caliente, 54mm, espesor según RITE
m 3,66 270,84 €
106 Tubería de Cobre Barra 42x1,2 m 10,05 1.065,30 €106 Aislamiento espuma elastomérica Agua
Caliente, 42mm, espesor según RITE m 2,96 313,76 €
54 Tubería de Cobre Barra 35x1,2 m 6,00 324,00 €54 Aislamiento espuma elastomérica Agua
Caliente, 35mm, espesor según RITE m 2,76 149,04 €
136 Tubería de Cobre Barra 28x1,2 m 4,03 548,08 €136 Aislamiento espuma elastomérica Agua
Caliente, 28mm, espesor según RITE m 2,65 360,40 €
4 HIDRÁULICO
68 Tubería de Cobre Barra 22x1 m 2,53 172,04 €
Presupuesto 7
68 Aislamiento espuma elastomérica Agua Caliente, 22mm, espesor según RITE
m 2,41 163,88 €
95 Tubería de Cobre Barra 18x1 m 1,90 180,50 €95 Aislamiento espuma elastomérica Agua
Caliente, 18mm, espesor según RITE m 2,12 201,40 €
6 Lata Adhesivo HT 625, para espuma elastomérica
ud 12,00 72,00 €
8 Válvula Seguridad, apta para mezcla agua+propilenglicol, Pmáx 6bar
ud 10,00 80,00 €
1 Válvula Multiuso, llenado, vaciado y purga del circuito, conexiones 1"
ud 32,00 32,00 €
2 Válvula Mezcladora termostática, 1" ud 58 116,00 €1 Grupo de presión GP-CMT-MS08 Soki,
llenado automático primario ud 314 314,00 €
1 Depóstio de fibra mineral TR 100 litros ud 118 118,00 €1 Interruptor de nivel IMN 40 Inox. ud 119,55 119,55 €9 Válvula 3 vías motorizada, 2" VG7802ST
ud 384,52 3.460,68 €
20 Válvulas de Bola 2" ud 30,05 601,00 €72 Válvulas de Bola 3/8" ud 3,85 277,20 €5 Válvulas de Retención 2" ud 51,2 256,00 €1 Codos, T, reducciones, racores, manguitos
unión ud 720 720,00 €
5 Manómetro Diferencial, MM200600 Salvador Escoda
ud 37,78 188,90 €
SUBTOTAL HIDRÁULICO 18.136,17 €16 Sonda Inmersión, uso interior, PT 1000
Salvador Escoda ud 24,00 384,00 €
2 Sonda Inmersión, uso exterior (colectores) PT 1000 Salvador Escoda
ud 24,00 48,00 €
18 Vaina Para Sonda, 100 mm, Salvador Escoda ud 8,00 144,00 €1 Steca TR 0704, Regulador de diferencia de
temperatura para instalaciones solares, Pantalla LCD, 7 entradas, 4 salidas ampliable.
ud 512,00 512,00 €5
REGULACIÓN Y CONTROL
4 Steca TA 0403, Módulo de extensión para el Regulador 0704, 4 entradas, 3 salidas.
ud 204,00 816,00 €
1 Progamador Legionella, temporizador y mando, LEGIONELUS-70 BOX (con caja), Salvador Escoda
ud 179,76 179,76 €
SUBTOTAL REGULACIÓN Y CONTROL 28.674,60 €1 Mano de Obra, montaje, instalación, pruebas,
puesta en marcha ud 27000,00 27.000,00 €
1 Realización del proyecto técnico y tramitación de subvenciones
ud 2000,00 2.000,00 €6 OBRA y PROYECTO
1 Transporte a Obra ud 1200,00 1.200,00 € SUBTOTAL OBRA Y PROYECTO 30.200,00 € SUBTOTAL INSTALACIÓN SOLAR 210.575,29
€ IVA 33.692,05 €
Presupuesto 8
TOTAL prespues
244.267,34 €
4.2. ANÁLISIS
Los siguientes gráficos de sectores representan la repercusión en las
sumas parciales por subsistemas de cada presupuesto. Se observa que el
subsistema de regulación (azul) cobra un peso especialmente elevado en la
segunda propuesta, agravando la cuantía total, en perjuicio de las variables
económicas como se ha visto en el estudio destinado a tal efecto.
Distribución del presupuesto PLC
42,76
%
0,03%3,14%7,5
9%
23,83
%
12,65
%
1 2
3 4
5 6
Distribución del presupuesto
48,49
%
11,37
%3,56%
8,61%
13,62
%
14,34
%
1 2
3 4
5 6
Presupuesto 9
4.3. SELECCIÓN
Se elegirá finalmente la opción de regulación con el equipo de
regulación diferencial estándar propuesto, salvo petición expresa del
cliente.
4.4. RESUMEN
El Presupuesto de este proyecto asciende a 244.267,34
DOSCIENTOS CUARENTA Y CUATRO MIL DOSCIENTOS
SESENTA Y SIETE EUROS, CON TREINTA Y CUATRO CÉNTIMOS.