ANEXOS DE CALCULO -...

DISEÑO DE INSTALACIONES DE MÁXIMA EFICIENCIA EN PISCINAS

CLIMATIZADAS.

Proyecto fin de carrera. LAURA MORENO CORRALES. Página 1

3.- ANEXOS DE CÁLCULO.

3.1.- NECESIDADES DESHUMIDIFICACIÓN.

La evaporación en la lámina de agua será tanto mayor cuanto mayor sea la

ocupación de la piscina, y en particular el número de bañistas, porque la mayor

interacción entre agua y aire en flujo turbulento que se crea como consecuencia del

chapoteo, favorece la evaporación . Además una elevada velocidad del aire también

favorece la evaporación .

Existen dos factores adicionales que suponen un aporte de humedad extra al

ambiente y que debemos de considerar para calcular el incremento de humedad

absoluta:

1.- Carga latente de los propios bañistas y del público en general, que es

un factor importante en las piscinas de competición, porque la ocupación de las gradas

es elevada.

2.- El aire exterior de ventilación , que en algunos casos puede tener más

humedad absoluta que el aire ambiente interior, y esto supone un aumento de la

humedad ambiental, aunque en la mayoría de los casos ocurre justo lo contrario

ayudando a deshumectar por estar este aire exterior más seco que el interior.

Para calcular la cantidad de agua evaporada se ha utilizado la fórmula de

Bernier :

(Kg/h)

Me = masa de agua evaporada [kg/h]

S= superficie de piscina (m2)


CLIMATIZADAS.


We=humedad absoluta del aire saturado a la temperatura del agua (kgag/kga)

[Tabla: 0.0213 kg agua/kg aire]

Was=humedad absoluta del aire saturado a la temperatura del aire interior

(kgag/kga) [Tabla: 0.024 kg agua/kg aire]

Ga=grado de saturación [65%]

n= número de nadadores por m2 de superficie de lámina de agua.

N=número total de ocupantes (espectadores).

En la fórmula de Bernier podemos ver que el agua evaporada depende de la

diferencia entre humedad absoluta en la saturación a la temperatura del agua y la

humedad absoluta del aire ambiente, y por supuesto, del número de bañistas. Por

tanto, cuanto mayor sea la temperatura del agua será mayor su humedad absoluta en

la saturación y como consecuencia aumentará la cantidad de agua evaporada, en las

mismas condiciones del aire ambiente. Por el contrario, si la temperatura del aire

interior, su humedad relativa, o ambas bajan, su humedad absoluta disminuye y, como

consecuencia, aumenta la evaporación. Por tanto, es conveniente que la temperatura

del agua no sea excesivamente alta y que la temperatura del aire sea siempre mayor

que la del agua para que la evaporación y las condiciones de confort sean las

adecuadas.

En las líneas siguientes se reflejan las condiciones de cálculo que hemos

introducido en la fórmula de Bernier y a partir de la misma hemos obtenido la masa de

agua que debemos de evaporar para obtener las condiciones climáticas óptimas en la

piscina cubierta.

Número de nadadores en la piscina principal: 60

Número de nadadores en la piscina complementaria: 15

Número de espectadores (sólo se ha considerado en el vaso principal): 25


CLIMATIZADAS.


Área del vaso principal: 415 m2

Área del vaso complementario: 132,8 m2

Temperatura del aire ambiente : 28ºC

Temperatura de los vasos de piscina: 26ºC

Humedad relativa: 65%

Masa de agua evaporada en el vaso principal : 85,834 kg/h

Masa de agua evaporada en el vaso complementario : 23,48 kg/h

Después de aplicar los datos especificados anteriormente a la fórmula de

Bernier, la cantidad de agua que debemos de evaporar será:

MASA TOTAL DE AGUA EVAPORADA: 104,314 kg/h


CLIMATIZADAS.


3.2.- PÉRDIDAS DE CALOR EN LOS VASOS DE LAS PISCINAS.

3.2.1.- PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN.

Cuando el agua se evapora del vaso de la piscina se absorbe calor por lo

que se produce un enfriamiento del resto del agua de la piscina que no se evapora, es

decir, se poduce un descenso de la temperatura del agua del vaso. Por tanto, cuanto

mayor sea la evaporación mayor será el enfriamiento que sufre el agua del vaso y a su

vez mayores serán las necesidades que habrá que aportar para mantener constante la

temperatura del vaso de la piscina. Para calcular las pérdidas por evaporación

utilizamos la fórmula:

[w]

Todos los datos que se necesitan para realizar el cálculo de las pérdidas de

evaporización se han indicado en el apartado anterior (cálculo de las necesidades de

deshumectación) salvo el dato de 677.8 wh/kg que representa el calor de

vaporización del agua para una temperatura de 26ºC.

Las pérdidas de EVAPORACIÓN que hemos obtenido son:

Pérdidas por evaporación en el vaso principal: 56.483,78 w

Pérdidas por evaporación en el vaso complementario : 15.916,68 w


CLIMATIZADAS.


3.2.2.- PÉRDIDAS POR RADIACIÓN.

Para calcular las pérdidas que el vaso de la piscina sufre debido a la

radiación se utiliza la fórmula de Stefan Boltzmann . Estas pérdidas están en función

de la diferencia entre la temperatura media de los cerramientos y la del agua. Ambas

temperaturas están elevadas a la cuarta potencia y están expresadas en grados Kelvin

(ºK=ºC+273):

[w]

D=constante de Stefan-Boltzmann= 5.67x10-8 w/m 2K4

E=emisividad del agua=0.95

Tag= Temperatura del agua (ºK)= 26 + 273 = 299K

Tc=Temperatura superficial de los cerramientos (ºK)= 25 + 273= 298 K

Svaso=Superficie de los vasos de las piscinas (Están ya definidas)

En el caso de las piscinas cubiertas los cerramientos deben encontrarse a

muy pocos grados de temperatura por debajo (Tc=25ºC) dependiendo del tipo de

cerramiento y coeficiente de transmisión de calor, de la del aire ambiente, y por tanto a

muy poca diferencia con la del agua, por tanto estas pérdidas por radiación en piscinas

cubiertas se consideran generalmente despreciables.

Las pérdidas por RADIACIÓN que hemos obtenido son:

Pérdidas por radiación en el vaso principal: 2.378 w

Pérdidas por radiación en el vaso complementario: 761 w


CLIMATIZADAS.


3.2.3.- PÉRDIDAS POR CONVECCIÓN.

Las pérdidas por convección en el caso de piscinas cubiertas son

prácticamente despreciables, y la explicación es porque al aplicar la fórmula que nos

permite calcular estas pérdidas su valor resultante es muy pequeño, debido a que la

diferencia de temperatura con la cual trabajamos en las piscinas climatizadas es muy

pequeña. Para calcular las pérdidas por convección utilizamos la fórmula que se

detalla a continuación:

[w]

Constante =0.6246

Tag=Temperatura del vaso de agua (26ºC)

Ta=Temperatura del aire (28ºC)

Svaso=Superficie de los vasos de las piscinas.

Vaso principal: 415 m 2

Vaso complementario: 132,8 m2

Las pérdidas por CONVECCIÓN que hemos obtenido son:

Pérdidas por convección en el vaso principal: -653 w

Pérdidas por convección en el vaso complementario: -209 w


CLIMATIZADAS.


3.2.4.- PÉRDIDAS POR RENOVACIÓN.

En una piscina cubierta existen pérdidas continuas de agua, desde la

evaporada, a la que los propios bañistas sacan del vaso del agua, o la gastada en la

limpieza de fondos y filtros. Sin embargo, estas cantidades son muy inferiores al 5%

del volumen total del vaso que obligatoriamente por normativa, debido a razones

higiénicas sanitarias, debe reponerse diariamente. Esta renovación, conlleva que las

pérdidas de calor por este concepto sean importantes, y en todo caso dependerán de

la temperatura del agua de la red y de la temperatura del agua de la piscina que se

pretenda alcanzar. Estas pérdidas se pueden calcular utilizando la siguiente fórmula:

[w]

Vr=Volumen de agua de renovación (m3) (5% volumen del vaso )

Volumen de la piscina principal/ (5% Vtotal): 747 m3 /37,35 m3

Volumen de la piscina complementaria/ (5% Vtotal): 159,36 m3 /7,97 m3

D= Densidad del agua=1000kg/m 3

Ce=Calor específico del agua=1.16 (wh/kgºC)

Ta= Temperatura del agua de la piscina (26ºC=299 K)

Tx=Temperatura del agua de la red (10ºC=283 K)

(1/24): Este término se coloca en la expresión para cambiar las pérdidas por

renovación de las unidades de wh a pérdidas diarias en ambos vasos de la piscina.


CLIMATIZADAS.


Las pérdidas por RENOVACIÓN (diarias) que hemos obtenido son:

Pérdidas por renovación en el vaso principal: 28.884 w

Pérdidas por renovación en el vaso complementario: 6.161,92 w


CLIMATIZADAS.


3.2.5.- PÉRDIDAS POR TRANSMISIÓN.

Estas pérdidas dependerán de las características constructivas del vaso

(enterado, visto…etc.) y del coeficiente de transmisión térmica del material empleado.

En el caso más habitual del vaso de hormigón construido dentro del propio sótano del

recinto las pérdidas por transmisión se calculan utilizando la fórmula:

[w]

Ct= Coeficiente de transmisión de muros y solería (1.50w/m 2ºC)

S= Superficie de cerramiento del vaso

Piscina principal = Perímetro +Tapa inferior: 149,76+415=564,76 m2

P. complementaria =Perímetro + Tapa inferior: 59,04+132,8=191,84 m2

Tag=Temperatura del agua de la piscina (26ºC)

Tex=Temperatura exterior al cerramiento (sótano) (15ºC)

Las pérdidas por TRANSMISIÓN que hemos obtenido son:

Pérdidas por transmisión en el vaso principal: 9.318,54 w

Pérdidas por transmisión en el vaso complementario: 3.165,36 w


CLIMATIZADAS.


En la tabla siguiente mostramos un cuadro resumen de todas las pérdidas

que tenemos en una piscina climatizada y que hemos ido detallando anteriormente con

las definiciones de cada una de las mismas:

VASO PRINCIPAL (W) VASO COMPLEMENTARIO(W)

PÉRDIDAS EVAPORACIÓN 56.483,78 15.916,68

PÉRDIDAS RADIACIÓN 2.378 761

PÉRDIDAS CONVECCIÓN -653 -209

PÉRDIDAS RENOVACIÓN 28.884 6.161,92

PÉRDIDAS TRANSMISIÓN 9.318,54 3.165,36

PÉRDIDAS TOTALES 96.411,32 (w) 25.795,96 (w)

Para cubrir las pérdidas del vaso de la piscina se utiliza inicialmente los

condensadores de agua-agua de la BCP, para aquellos casos en que éstos sean

insuficientes entonces utilizaremos la energía solar (circuito primario) y como última

alternativa para cubrir las pérdidas utilizaremos la caldera de Biomasa.


CLIMATIZADAS.


En la siguiente gráfica se recogen las pérdidas de calor que existen en los

vasos de ambas piscinas de nuestro complejo deportivo.


CLIMATIZADAS.


3.3.- POTENCIA NECESARIA PARA PUESTA A REGIMEN.

Cuando haya que llenar el vaso de la piscina completamente con agua de la

red, la potencia calorífica necesaria es superior a la de mantenimiento, que es la suma

de todas las potencias que hemos calculado en el apartado 4.2. Para calcular la

potencia de puesta a régimen debemos de utilizar la fórmula siguiente:

[w]

V=Volumen del vaso de la piscina.

Vaso principal: 747 m 3.

Vaso pequeño: 159,36 m3.

D=Densidad del agua (1000 kg/m 3)

Ce=Calor específico del agua (1.16 wh/kgºC )

Tag=Temperatura del agua de la piscina (26ºC)

Tx=Temperatura de llenado de la red (10ºC)

T=Tiempo de puesta en régimen (6 días=144h )

En este proyecto se han considerado 6 días de puesta a régimen porque

para esta situación la potencia que tenemos que utilizar tiene un valor aproximado a la

suma total de todas las pérdidas que existen en los vasos de nuestra piscina, y de esta

forma evitamos utilizar aparatos de mayor potencia de la necesaria. Esta medida

también la hemos podido tomar porque durante la puesta a régimen la piscina estará


CLIMATIZADAS.


cerrada. Dicha puesta a régimen se realizará cada vez que sea necesaria tanto por

motivos higiénicos o de normativa.

Las potencia por PUESTA EN MARCHA que hemos obtenido son:

Potencia por puesta en marcha en el vaso principal: 96.280 w

Potencia por puesta en marcha en el vaso complementario: 20.539,73 w


CLIMATIZADAS.


3.4.- PERDIDAS DE CALOR POR PAREDES (CERRAMIENTOS).

La transmisión de calor por paredes (cerramientos en general) se entiende a

efectos de cálculo como la energía que se transfiere a través de las mismas. Su

expresión de cálculo se desprende da la ecuación de transferencia de calor por

conducción, para el caso unidimensional:

[w]

K: coeficiente de conductividad del material (W/m2K)

S: Superficie neta del cerramiento (m2)

Tinterior -Texterior : Diferencia de temperatura (K).

3.4.1.- SUPERFICIE NETA DEL CERRAMIENTO (S)

La superficie neta se considera aquella que es perpendicular a la transmisión

de calor entre los dos espacios, y consta del mismo material constructivo. Por ejemplo,

en una pared, si a la superficie total le restamos la debida a la superficie de las

ventanas, puertas…. etc., obtendremos la superficie neta con un mismo valor de K.


CLIMATIZADAS.


3.4.2.- COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA.

El K de un material nos indica el grado de aislamiento que este proporciona a

ambos lados del cerramiento. Cuanto mayor es el valor de la K más energía calorífica

puede transmitir.

Este coeficiente varía en función del material que compone la pared, así

como de las características del fluido a ambas partes del cerramiento. En este

proyecto hemos especificado todas los cerramientos y cada una de las K

correspondientes han sido tomadas del libro MANUAL DE AIRE ACONDICIONADO

donde aparecen tabuladas.


CLIMATIZADAS.


3.4.3.- FACHADA (ZONA SUR) DE LA PISCINA.

Las características de la fachada son las recogidas en el siguiente párrafo:

Área de la fachada: 117.21 m2

Temperatura interior: 28 ºC

Temperatura exterior: (consideramos la temperatura inferior de todo el rango

de valores que podemos considerar entre los meses comprendidos entre octubre y

mayo) 6 ºC

K: Coeficiente de transmisión global con las siguientes características:

Constitución del paramento: Paneles prefabricados (hormigón o arena) 10

y 15 cm.

Constitución del muro: Hormigón (ligero) 1300 kg/m3 espesor 10 cm con un

enlucido ligero de 20 mm 1.56 Kcal/ (hm 2ºC)

El calor transferido a través de la fachada se obtiene aplicando la fórmula

definida en el apartado 3.4:

Qtransferido = 4.022,65 Kcal/h=4.667,5 w


CLIMATIZADAS.


3.4.4.- CUBIERTA (ZONA SUR) DE LA PISCINA.

En el caso de la cubierta (situación de los paneles solares) hemos decidido

dividir la misma en cuatro zonas donde en cada una de las cuales hemos determinado

las correspondientes áreas:

Área de la cubierta zona 1: 68.88 m2





Temperatura exterior: 6 ºC

K: Coeficiente de transmisión global de todas las zonas que componen la

cubierta con las siguientes características:

Naturaleza del piso o pavimento: Espesor del techo 20 cm y peso del

material (454 kg/m3)

Techo: Suspendido con losas acústicas y aislante encima del pavimento de

50mm 0.49 Kcal/ (hm 2ºC)

El calor transferido a través de cada una de las zonas de la cubierta se

obtiene aplicando la fórmula definida en el apartado 3.4:

Qtransferido (Zona 1)= 742,53 Kcal/h=863,41 w

Qtransferido (Zona 2)= 5.360,9 Kcal/h=6.233,5 w




CLIMATIZADAS.


3.4.5.- FACHADA (ZONA NORTE) DE LA PISCINA.

En el caso de la fachada de la zona norte está constituida por una gran

cristalera, que permite el paso de la luz a través de la misma iluminando la zona de la

piscina cubierta.

Área de la cristalera: 107.18 m2

Área de la puerta de acceso: 3.68 m2

Área de la fachada encima de la cristalera: 106.04 m2



K: Coeficiente de transmisión global de la fachada encima de la cristalera

con las siguientes características:


y 15 cm.



K: Coeficiente de transmisión global de la cristalera con las siguientes

características:

Vidrio: Tipo de posición vertical doble con un espesor de la lámina de aire de

13 mm con un chasis doble 2.7 Kcal/ (hm 2ºC)


CLIMATIZADAS.


K: Coeficiente de transmisión global de la puerta de acceso con las

siguientes características:

Puerta de acceso: Con un doble chasis para un espesor de la puerta de 2.5

cm. 1.7 Kcal/ (hm 2ºC)

El calor transferido a través de cada una de las zonas de la fachada norte se


Qtransferido (Hormigón)= 3.639,30 Kcal/h=4.231,73 w

Qtransferido (Cristalera)= 6.366,5 Kcal/h=7.403 w

Qtransferido (Puerta)= 137,64 Kcal/h=160 w


CLIMATIZADAS.


3.4.6.- FACHADA (ZONA ESTE) DE LA PISCINA.

En el caso de la fachada de la zona este está constituida por varias puertas,

una ventana y el resto es una fachada de hormigón.

Área de la puerta de acceso 1: 7.13 m2

Área de la puerta de acceso 2: 3.8 m2

Área de la fachada sin puerta y sin ventana: 88.76 m2

Área de la zona de acceso a la pista de baloncesto: 32.1 m2



K: Coeficiente de transmisión global de la fachada sin puerta y sin ventana

con las siguientes características:


y 15 cm.



K: Coeficiente de transmisión global de la cristalera con las siguientes

características:

Vidrio: Tipo de posición vertical doble con un espesor de la lámina de aire de

13 mm con un chasis doble 2.7 Kcal/ (hm 2ºC)


CLIMATIZADAS.


K: Coeficiente de transmisión global de la puerta de acceso con las


Puerta de acceso: Con un doble chasis para un espesor de la puerta de 2.5

cm. 1.7 Kcal/ (hm 2ºC)

K: Coeficiente de transmisión global de la zona de acceso al polideportivo

que está en la zona superior de la piscina con las siguientes características:



Techo: Suspendido con losas acústicas y sin aislante.

1.02 Kcal/ (hm 2ºC)

El calor transferido a través de cada una de las zonas de la fachada este se


Qtransferido (Hormigón)= 3.046,24 Kcal/h=3.542,14 w

Qtransferido (Puertas de acceso)= 408,6 Kcal/h=475,1 w

Qtransferido (Ventana)= 314,23 Kcal/h=365,37 w

Qtransferido (Zona acceso)= 987,25 Kcal/h=1.148 w


CLIMATIZADAS.


3.4.7.- FACHADA (ZONA OESTE) DE LA PISCINA.

En el caso de la fachada de la zona oeste está constituido por una fachada

de hormigón principalmente.

Área de la fachada de hormigón: 132.75 m2

Área de la zona de acceso a la pista de baloncesto: 44 m2



K: Coeficiente de transmisión global de la fachada de hormigón con las



y 15 cm.



K: Coeficiente de transmisión global de la zona de acceso al polideportivo

que está en la zona superior de la piscina con las siguientes características:



Techo: Suspendido con losas acústicas y sin aislante.

1.02 Kcal/ (hm 2ºC)


CLIMATIZADAS.


El calor transferido a través de cada una de las zonas de la fachada este se


Qtransferido (Hormigón)= 4.556 Kcal/h=5.297,7 w

Qtransferido (Zona acceso)= 987,36 Kcal/h=1.148 w

Sumando todas las áreas finalmente obtendremos que el calor total que se

pierde a través de los cerramientos, es aproximadamente:

Qtransferido (total)=35.223 Kcal/h=40.957 w


CLIMATIZADAS.


3.5.- PERDIDAS POR VENTILACIÓN.

La ventilación es el sistema por el cual se asegura que el local a condicionar

presenta un aire de una calidad aceptable para las personas que lo ocupan. Se

encarga de realizar el aporte de aire del exterior y retirar parte del aire interior,

asegurando una recirculación y renovación del aire.

La ventilación siempre será un factor desfavorable para el cálculo de cargas,

ya que siempre retira aire del interior a la temperatura y humedad deseadas para

introducir aire del exterior, que deberá ser tratado.

[w]

Q: Caudal de aire por persona: 10 l/s persona ó 36 m 3/h persona

N: Número de personas: 100 personas

Texterior : Temperatura del exterior: 28ºC

Tinterior : Temperatura del interior del recinto: 6ºC

��: Densidad del aire: 1.2 kg/m 3

Cespecífico : Calor específico del aire: 0.24 Kcal/ (kg ºC) (1kw=860 Kcal/h)

Aplicando la fórmula obtenemos unas pérdidas por ventilación de:

Pérdidas por ventilación: 26.523 w


CLIMATIZADAS.


CUADRO RESUMEN DEMANDA DE ENERGÍA

PÉRDIDAS VASO PISCINA PRINCIPAL

PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN 56.483,78 (w)

PÉRDIDAS POR RADIACIÓN 2.378 (w)

PÉRDIDAS POR CONVECCIÓN -653 (w)

PÉRDIDAS POR RENOVACIÓN 28.884 (w)

PÉRDIDAS POR TRANSMISIÓN 9.318,54 (w)

PÉRDIDAS TOTALES 96.411,32 (w)

PÉRDIDAS VASO PISCINA COMPLEMENTARIA

PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN 15.916,68 (w)

PÉRDIDAS POR RADIACIÓN 761 (w)

PÉRDIDAS POR CONVECCIÓN -209 (w)

PÉRDIDAS POR RENOVACIÓN 6.161,92 (w)

PÉRDIDAS POR TRANSMISIÓN 3.165,36 (w)

PÉRDIDAS TOTALES 25.795,96 (w)

PÉRDIDAS CALEFACCIÓN

FACHADA SUR 4.667,50 (w)

CUBIERTA SUR (ZONA 1) 863,41 (w)

CUBIERTA SUR (ZONA 2) 6.233,50 (w)



PÉRDIDAS CERRAMIENTOS (SUR) 17.186,17 (w)

FACHADA NORTE (HORMIGÓN) 4.231,73 (w)

FACHADA NORTE (PUERTA) 160 (w)

FACHADA NORTE (CRISTALERA) 7.403 (w)

PÉRDIDAS CERRAMIENTOS (NORTE) 11.794,73 (w)

FACHADA ESTE (HORMIGÓN) 3.542,14 (w)

FACHADA ESTE (PUERTA) 475,1 (w)

FACHADA ESTE (VENTANA) 365,37 (w)

FACHADA ESTE (ZONA ACCESO) 1.148 (w)

PÉRDIDAS CERRAMIENTOS (ESTE) 5.530,61 (w)

FACHADA OESTE (HORMIGÓN) 5.297,70 (w)

FACHADA OESTE (ZONA OESTE) 1.148 (w)

PÉRDIDAS CERRAMIENTOS (OESTE) 6.445,7 (w)

PÉRDIDAS TOTALES CERRAMIENTOS 40.957,21 (w)

PÉRDIDAS POR VENTILACIÓN

VENTILACIÓN 26.523 (w)


CLIMATIZADAS.


En la siguiente gráfica se recogen las pérdidas de calor que existen en este

tipo de instalación expresadas porcentualmente.


CLIMATIZADAS.


3.6.- SELECCIÓN DE INTERCAMBIADORES.

El criterio que hemos seguido para elegir los intercambiadores es eligiendo

aquellos que tienen mayor superficie de intercambio efectiva porque presentan las

siguientes ventajas:

Permite trabajar con mayores saltos térmicos entre el fluido frio y el

fluido caliente.

El calor transferido es mucho mayor porque aunque sea menor el

coeficiente global de transferencia de calor al aplicar la formula de calor

transferido por un intercambiador siempre nos da mayor transferencia

de calor. En aquello casos dudosos, lo que se ha hecho es multiplicar

el coeficiente global por el área efectiva y siempre se ha tomado de

todas las posibilidades aquellas que nos dan una transferencia de calor

mayor.

Q (calor transferido)= UA (T-t)

U: Coeficiente global de transferencia (W/m2K)

A: Área de transferencia (m2)

T-t: Salto de temperatura entre el fluido caliente y el fluido frio (K).

El nivel de ensuciamiento del intercambiador es más pequeño y esto

nos ayuda a tener menor número de pérdidas. Se produce una

desaceleración del proceso de ensuciamiento.

Aunque la ventaja más importante es que presentan menores pérdidas con el

exterior y esto mejora el equipo que utilizamos desde el punto de vista energético.

En el RITE se define la eficiencia de un intercambiador de calor como la

relación entre la potencia térmica recibida por el fluido secundario y la máxima

potencia térmica que puede recibir y que depende de las condiciones de los fluidos

primarios y secundarios a la entrada del aparato.


CLIMATIZADAS.


3.6.1.- GENERACIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA.

Previamente vamos a determinar la potencia que necesitamos para

conseguir que el agua acumulada se mantenga a 60 ºC. Hemos realizado el cálculo

para el circuito primario y finalmente el cálculo para el circuito secundario, donde la

única diferencia está en el tiempo mínimo que necesitamos. La potencia se calcula

utilizando la siguiente fórmula:

( )acumulación redV T T

PotenciaTiempo

× −=

CONDICIONES DE DISEÑO en el caso de PANELES SOLARE S:

Temperatura de agua en la red (ºC) 10

Temperatura de acumulación (ºC) 60

Volumen de acumulación (l) (2 depósitos de 1500 litro) 3.000

Tiempo de calentamiento mínimo (h). 5 h

Potencia de generación del conjunto (Kcal/h)/Kw 30.000/34,88

CONDICIONES DE DISEÑO en el caso de CALDERA:

Temperatura de agua en la red (ºC) 10

Temperatura de acumulación (ºC) 60

Volumen de acumulación (l) (2 depósitos de 1500 litro) 3.000

Tiempo de calentamiento mínimo (h) 2 h

Potencia de generación del conjunto (Kcal/h) /Kw 75.000/87,21


CLIMATIZADAS.


3.6.2.- INTERCAMBIADOR DE PANELES.

En este caso existe un único intercambiador, situados entre el circuito

primario de paneles y el depósito de acumulación solar. En este caso, en el esquema

de inicio este intercambiador recibe el nombre de ES. Se ha optado por un

intercambiador de placas realizado en acero inoxidable.

Los datos de diseño considerados en su selección son los siguientes:

Caudal primario (circuito de paneles): 3.000 l/h

Temperatura de entrada (primario): 65ºC

Temperatura de salida (primario): 55ºC

Caudal del secundario(circuito del depósito): 3.000 l/h

Temperatura de entrada (secundario): 50ºC

Temperatura de salida (secundario): 60ºC

Potencia intercambiada: (Kcal/h ; Kw ) 30.000 Kcal/h ; 34,88 Kw


CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.6.3.- INTERCAMBIADOR DE APOYO DE ACS.

En este caso, existe un único intercambiador, situado entre el circuito

secundario de apoyo de caldera, y el depósito de apoyo de ACS. En este caso, en el

esquema de inicio este intercambiador recibe el nombre de ACS. Se ha optado por un

intercambiador de placas realizado en acero inoxidable.


Caudal primario (circuito de caldera): 7.500 l/h



Caudal del secundario(circuito del depósito): 7.500 l/h





CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.6.4.- INTERCAMBIADOR DEL VASO DE LA PISCINA PRINCIPAL.

En este caso existe un único intercambiador, que está situado entre el

circuito primario de paneles y el vaso principal de la piscina. En este caso, en el

esquema de inicio este intercambiador recibe el nombre de ES 1 y debe cubrir las

pérdidas de calor del vaso principal de la piscina que han sido estimadas en

aproximadamente 96,5 Kw Se ha optado por un intercambiador de placas de acero

inoxidable.





Caudal del secundario(circuito del vaso piscina): 8.299 l/h





CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.6.5.- INTERCAMBIADOR DEL VASO DE LA PISCINA

COMPLEMENTARIO.

En este caso existe un único intercambiador, que está situado entre el

circuito primario de paneles y el vaso complementario de la piscina. En este caso, en

el esquema de inicio este intercambiador recibe el nombre de ES 2 y debe cubrir las

pérdidas de calor del vaso complementario de la piscina que han sido estimadas en


inoxidable.










CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.6.6.- INTERCAMBIADOR DE APOYO DEL VASO PRINCIPAL

(CALDERA)

En este caso existe un único intercambiador, situado entre el circuito

secundario de apoyo de la caldera, y el vaso de la piscina principal. En este caso, en

el esquema de inicio este intercambiador recibe el nombre de P1 y debe cubrir las

pérdidas de calor del vaso principal de la piscina que han sido estimadas en


inoxidable.





Caudal del secundario(circuito de vaso piscina): 8.299 l/h





CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.6.7.- INTERCAMBIADOR DE APOYO DEL VASO

COMPLEMENTARIO (CALDERA)

En este caso existe un único intercambiador, situado entre el circuito

secundario de apoyo de la caldera, y el vaso de la piscina complementario. En el

esquema de inicio, este intercambiador recibe el nombre de P2 y debe cubrir las

pérdidas de calor del vaso complementario de la piscina que han sido estimadas en


inoxidable.










CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.7.- CALDERA.

En nuestra instalación hemos decidido colocar una caldera de biomasa, la

cual debe tener un rango de potencia mayor de la que necesitamos en nuestra

instalación.

La caldera debe de tener una capacidad para afrontar las pérdidas por

renovación y por calefacción además de las potencias de los intercambiadores P1, P2

y ACS.

EQUIPOS ALIMENTADOS POR LA CALDERA POTENCIA

PÉRDIDAS POR VENTILACIÓN 26.523 (w)

ACS (INTERCAMBIADOR DE LA CALDERA) 87.210 (w)

PÉRDIDAS EN EL VASO PRINCIPAL (P1) 96.411,32 (w)

PÉRDIDAS EN EL VASO COMPLEMENTARIO (P2) 25.795,96 (w)

PÉRDIDAS POR CERRAMIENTOS 40.957,21 (w)

POTENCIA TOTAL 276.897,49 (w)

Para abastecer la potencia de 277 Kw vamos a colocar una caldera, para

producción tanto de agua caliente como para abastecer las diferentes pérdidas que se

han detallado en este anexo, la cual está alimentada con combustible ecológico

proveniente de fuentes de energía renovable, como es en este caso, la biomasa .


CLIMATIZADAS.


3.7.1.- CARACTERÍSTICAS DE LA CALDERA SELECCIONADA.

La caldera seleccionada presenta las siguientes características técnicas:

Potencia térmica nominal para W20. 320 Kw

Sobrepresión de trabajo permitida en la caldera. 6 bar

Temperatura de descarga permitida. 95ºC

Temperatura mínima de la alimentación de retorno. 65ºC

Capacidad de la caldera (agua): 560 litros

Masa total de la caldera: 5.070 Kg

Peso de los ladrillos refractarios. 2.150 Kg

Cámara/Intercambiador de calor. 1.450/1.470 Kg

Resistencia al agua dT=20 K. 1.800 Pa

Flujo continuo (dt=20 K). 13,80 m3/h

Flujo continuo (dt=15 K). 18,34 m3/h

Adicionalmente, los datos sobre el diseño de la chimenea serán:

Temperatura de los gases de combustión: 140ºC

Cantidad necesaria de combustible en forma de astillas y biomasa

granuladas W30: 110 Kg

Circulación de la masa de gases de combustión con W50 14% 02. Carga

nominal (kg/h; m3/h) 1.828/2.200


CLIMATIZADAS.


Presión de alimentación necesaria. Carga nominal. 2 Pa

Diámetro del tubo de gases de combustión. 300 mm

Las dimensiones estructurales de la caldera de biomasa son:

B: Anchura de la caldera 2.130 mm

L: Profundidad de la caldera: 2.170 mm

H: Altura de la caldera: 2.295 mm

H1: Altura de la descarga: 1.820 mm

H2: Altura de la conexión de alimentación de retorno. 620 mm

H3: Altura del tubo de gases de combustión: 2.730 mm

H4: Altura del enlace del cargador (con aleta de contrafuego)

2.440 mm

H5: Unidad de tiro inducido. 2.940 mm


CLIMATIZADAS.


Descarga y alimentación de retorno. DN/PN6 100

Conexión del dispositivo de seguridad de descarga térmica Manguito ¾”

L1: Longitud de la caldera 920 mm

L2: Longitud de la compuerta de limpieza 160 mm

B1: Anchura de la cámara 1.072 mm

Dimensiones necesaria para la cámara (L/A/H) 2.490x980x2.020 mm

Dimensiones necesarias para el intercambiador de calor (L/A/H)

1.250x1.190x2.450 mm

Altura mínima del almacén: 3.000 mm


CLIMATIZADAS.


3.8.- CÁLCULO DE LA ENERGÍA SOLAR.

3.8.1.- DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN.

Con objeto de minimizar el impacto visual de las instalaciones de captación,

se ha previsto orientar los paneles solares orientados al sur y apoyados sobre los

tragaluces orientados a norte.

Para la determinación de las pérdidas por orientación, se ha utilizado la

expresión 3.5 del Documento Básico HE-4 , apartado 3.5. Cálculo de las pérdidas por

orientación e inclinación. La expresión a la cual nos referimos es la siguiente:

Pérdidas (%)= 100x (1,2x10 -4x (β-βopt )2+3,5x10-5xα2)).

Siendo:

β= Inclinación en grados sexagesimales (47º en este caso)

βopt =latitud + 10 º, (47º en este caso)

α=desviación respecto al sur, positivo al oeste, (0º en este caso)

Como no existe desviación, sustituyendo valores, se obtienen unas pérdidas

por orientación del 0%, y ya que no existen pérdidas por inclinación al adoptarse la

inclinación óptima para la situación de la instalación.

Estas pérdidas se tendrán en cuenta a la hora de determinar la fracción del

aporte solar respecto a la demanda anual de la instalación.


CLIMATIZADAS.


3.8.2.- CALCULO DEL NÚMERO DE COLECTORES.

Según el HE-4 en el apartado referido a la contribución solar mínima, se

considera, ésta como la fracción entre los valores anuales de la energía solar aportada

exigida y la demanda energética anual, obtenidos a partir de los valores mensuales.

En nuestro caso estamos en la zona climática V y por tanto, en función de los

diferentes niveles de demanda de agua caliente sanitaria a una temperatura de 60º C,

la contribución solar mínima debe de ser de un 70% (Este valor también es la

contribución solar mínima para el caso de piscinas cubiertas)

Además, según el nuevo código técnico de la edificación, al estar Punta

Umbría situada en la zona climática V la demanda por cada usuario será de 20 litros

A.C.S./día a 60 ºC.

Con la energía solar pretendemos cubrir la siguiente demanda energética,

que es detallada a continuación:

Potencia de generación del ACS: 30.000 Kcal/h

Pérdidas en el vaso principal: 82.913,74 Kcal/h

Pérdidas en el vaso complementario: 2 2.185,86 Kcal/h

Las pérdidas que han sido detalladas arriba, son las pérdidas que tiene

nuestra piscina en una hora de funcionamiento. Las horas que vamos a considerar de

funcionamiento en nuestro proyecto serán las siguientes. La potencia de generación

del ACS tendrá un tiempo de funcionamiento de 5 horas diarias, mientras que las

pérdidas en el vaso de la piscina se considerarán para 9 horas diarias, que es el

tiempo que estará en funcionamiento la piscina para los usuarios.


CLIMATIZADAS.


Con las condiciones de diseño que hemos propuesto la demanda total que

necesitamos de energía solar para abastecer las necesidades energéticas de un día

de funcionamiento de la piscina serán:

Demanda total: 1. 215.896,4 Kcal/día ; 1.045,67 Kw/día

Para realizar el cálculo de placas solares que necesitamos para cubrir las

pérdidas de la piscina y el agua caliente sanitaria lo que hemos decidido es calcular de

forma independiente las placas solares que necesitamos para cubrir las pérdidas de

los dos vasos de la piscina y a éstas les sumaremos las placas solares que

necesitamos para cubrir la demanda de agua caliente sanitaria.

Número de colectores solares para cubrir las pérdidas de los vasos : 168

(Superficie de absorción): 76,50 m2

Número de colectores solares para cubrir el ACS de los vestuarios: 30

(Superficie de absorción): 428,40 m2

Número de colectores TOTAL : 198

(Superficie de absorción total): 504,9 m2


CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.9.- REDES DE TUBERÍAS.

3.9.1.- INTRODUCCIÓN.

Existen diversos medios transportadores de la energía calorífica /frigorífica,

que mediante el intercambio de calor con el aire del local a climatizar consiguen que

éste se encuentre en las condiciones deseadas. Algunos medios pueden ser aire (en

máquinas del tipo roof-fop) o los gases refrigerantes (en los sistemas VRV).

El agua es el fluido más frecuentemente utilizado como transmisor de

energía, desde la producción (calderas, bombas de calor o plantas enfriadoras) hasta

las unidades climatizadoras (fan-coils, climatizadoras…etc.) el hecho de ser un fluido

muy común, barato, de elevado calor específico, lo hacen atractivos para las

instalaciones. Mediante las redes de tuberías se consigue hacer llegar esta energía

necesaria para la climatización. Será necesario dimensionar estas redes de tuberías

para que por ellas pueda circular el caudal necesario, con una pérdida de carga que

no sobrepase los límites reglamentarios y con una velocidad adecuada.

El reglamento RITE limita a 40 mm.c.a. /m.l. la pérdida de carga máxima en

tramos rectos.

Los materiales utilizados en la actualidad para las tuberías de agua son:

Cobre: es un material caro pero su mano de obra es muy barata.

Acero: Es un material barato pero su mano de obra es bastante cara.

Actualmente existe también la posibilidad de utilizar otros materiales, como

es el caso del polipropileno, con el que se consiguen bajos niveles sonoros y resulta

ser un material barato y de poco mantenimiento, pero como en todas las innovaciones

presenta dificultades en la mano de obra y todavía no está del todo implantado como

alternativa real.


CLIMATIZADAS.


La pérdida de carga par unidades de climatización se obtiene directamente

del fabricante.

La diferencia de presiones debida a las curvas, reducciones,…etc., se calcula

como un número determinado de tramo recto. Por tanto, cada impedancia del circuito

equivaldrá a un determinado número de metros rectos que habrá que sumar a los

reales (longitud equivalente). Por ejemplo:

1.- Curvas de 90º = 3 metros de longitud equivalente.

2.- Cambios de sección= 1 metro de longitud equivalente.

Normalmente las instalaciones se diseñan con las tuberías de impulsión y de

retorno en un mismo recorrido, por lo que la longitud del circuito de impulsión es igual

al de retorno. Para el cálculo de la bomba necesaria, se calcula y se multiplican por 2

sus tramos.

En las instalaciones pequeñas y medianas, la pérdida de carga total (debida

a los equipos y la longitud de los tramos) viene muy determinada por la pérdida de

carga de los equipos, muy superior al resto.

3.9.2.- LÍMITES DE LA VELOCIDAD DEL AGUA EN LA TUBERÍA.

El ruido, la erosión y los costes de instalación y mantenimiento limitan la

velocidad máxima y mínima en redes de tuberías. Si las medidas de las tuberías son

demasiado pequeñas, los niveles de ruido, erosión y los costes de bombeo son

desfavorables. Si las tuberías son demasiado grandes, el coste de la instalación es

excesivo. Por consiguiente, las medidas de las tuberías se eligen para minimizar el

coste inicial de la instalación evitando los indeseables efectos del exceso de velocidad.

En nuestra instalación hemos elegido que el agua que recorre nuestra instalación lleva

un rango de velocidad comprendido entre 0.5 – 2.5 m/s.


CLIMATIZADAS.


3.9.3.- EQUILIBRADO DE LOS CIRCUITOS.

En una instalación, hay que conseguir que todos los circuitos tengan la

misma pérdida de carga, ya que si no se equilibran, los caudales NO serán los que

necesitamos para cubrir las necesidades térmicas sino que serán los necesarios para

el equilibrado de tuberías (circulará más agua por los circuitos con menor variación de

presión, mientras que circulará menos agua por los circuitos con mayor variación de

presión)

Para equilibrar una instalación, lo que se hace es aumentar la pérdida de

carga de los circuitos con menor pérdida con el más desfavorable.

Los elementos utilizados para equilibrar una red de tubería consisten en

disminuir algunos diámetros de tuberías, o bien colocar válvulas de equilibrado en los

retornos de las unidades climatizadoras.

3.9.4.- DIMENSIONAMIENTO DE LAS TUBERÍAS.

Para el dimensionamiento de las tuberías tomaremos como limitaciones de

cálculo una pérdida de carga máxima por metro de tubería de 40 mmca/m y una

velocidad máxima del agua de 2.5 m/s.

Teniendo en cuenta todo esto y aplicando un método de cálculo que

relaciona la velocidad del agua con la pérdida de carga y el diámetro de la tubería se

puede dimensionar los diámetros. La fórmula de Hazen-Williams relaciona estos

parámetros:

∆P: Perdida de carga en Pa (1m de columna de agua es equivalente a 9,81

Kpa.)


CLIMATIZADAS.


L: Longitud de la tubería en metros

V: velocidad que es función del caudal y del diámetro interior.

D: Diámetro interior de la tubería

C: factor de rugosidad de la tubería, que en el caso de tuberías de acero se

puede considerar entre 100 y 140 dependiendo del estado de corrosión en que se

encuentre. En este proyecto se va a tomar un valor de 140 que es el máximo.

También se ha de tener en cuenta las pérdidas de carga de las válvulas,

filtros...etc., que forman parte del circuito. Se puede aplicar la siguiente fórmula:

∆h: Pérdida de carga en metros de columna de agua.

V: Velocidad del agua (m/s)

G: gravedad (9,81 m/s 2)

K: coeficiente de pérdida de la válvula, los valores de estos coeficientes se

recogen en la siguiente tabla donde estos coeficientes son sin dimensiones para

obtener finalmente los valores de las alturas de las pérdidas de carga en metros por

columnas de agua que es la variación de altura que debemos de obtener.

DIÁMETRO NOMINAL TIPOS DE VÁLVULAS

PULGADAS MM REGULACIÓN ANTI-RET. FILTRO

(1/4) 10 8 0.4

(1/2) 15 5.5 0.3

(3/4) 20 6.1 3.7 0.3

1 25 4.6 3 0.2

1 1/4 32 3.6 2.7 0.2

1 1/2 40 2.9 2.5 0.2

2 50 2.1 2.3 0.2

2 1/2 65 1.6 2.2 0.2

3 80 1.3 2.1 0.1

4 100 1 2 0.1


CLIMATIZADAS.


3.9.5.- HOJAS DE CÁLCULO DE LAS REDES DE TUBERIA.

3.9.5.1.- ESQUEMA DE ENERGÍA SOLAR.

TRAMOS Q ф V LON. L. EQV. P. CARGA P.CARGA

m3/h m m/s m m mmca/m mmca

ACS-DEP. ACUMULAD.(B12)

TR. INICIAL 7,9 0,06 0,80 6 13,35 80,09

TR. FINAL 7,9 0,06 0,80 6 13,35 80,09

TOTAL 160,18

DEP.-LLENADO DE AGUA

(B10)

TR. ÚNICO 5 0,03 1,97 3,5 154,27 539,95

TOTAL 539,95

ES-DEP. ACUMULADOR(B11)

TR. INICIAL 3,1 0,054 0,38 6 3,42 3,63 34,23

TR. FINAL 3,1 0,054 0,38 6 3,42 3,63 34,23

TOTAL 68,46

PANELES

TR.INIC.(ES) 3,1 0,059 0,32 9 3,42 2,36 29,32

TR. FIN.(ES) 3,1 0,059 0,32 9 3,42 2,36 29,32

T.INIC.(ES1) 10,6 0,059 1,08 27 3,42 23,01 699,93

TR.FIN.(ES1) 10,6 0,059 1,08 27 3,42 23,01 699,93

T.INIC.(ES2) 2,7 0,059 0,27 25,5 1,71 1,83 49,73

TR.FIN.(ES2) 2,7 0,059 0,27 25,5 1,71 1,83 49,73

TOTAL 1.557,97


CLIMATIZADAS.


3.9.5.2.- ESQUEMA DE CALEFACCIÓN.

TRAMOS CAUDAL ф V LON. L. EQV. P. CARGA P. CARGA

m3/h m m/s m m mmca/m mmca

CALDERA-ACS (B2)

TR. INICIAL 8 0,05 1,13 9 3,42 30,60 380,03

TR. FINAL 8 0,05 1,13 9 3,42 30,60 380,03

TOTAL 760,05

CALDERA-DESHUMIDIFICAD.(B1)

TR. INICIAL 15 0,07 1,26 30 3,42 27,31 912,60

TR. FINAL 15 0,07 1,26 30 3,42 27,31 912,60

TOTAL 1.825,19

CALDERA-INTERCAMB.(B3)

T. INIC.(P1) 10,6 0,05 1,50 27 3,42 51,53 1.567,45

T. FIN (P1) 10,6 0,05 1,50 27 3,42 51,53 1.567,45

T. INIC.(P2) 2,7 0,05 0,38 25,5 1,71 4,09 111,37

T. FIN (P2) 2,7 0,05 0,38 25,5 1,71 4,09 111,37

TOTAL 3.357,65


CLIMATIZADAS.


3.10.- DIMENSIONAMIENTO Y SELECCIÓN DE UNA BOMBA.

Para hallar una bomba necesitamos dos parámetros:

1.- Caudal: debe ser el de la instalación, según las necesidades térmicas.

2.- Presión disponible: hallar la presión que deberá vencer en el tramo más

desfavorable. Normalmente se aplica un coeficiente de seguridad (10%-20%)

Los fabricantes proporcionan las curvas de funcionamiento de sus bombas,

en base al caudal y presión disponible para un mismo rodete.

Si observamos la gráfica podemos realizar los siguientes comentarios:

El punto más estable de trabajo, donde el rendimiento es el más alto, se

corresponde a la zona central.

Nunca se debe elegir la bomba de la curva más alejada, que se

corresponde con el último rodete, ya que si por algún motivo se tiene

que aumentar las prestaciones, no se tenga que cambiar la bomba.

Los purgadores de vapor se acostumbran a colocar en las partes altas

de la instalación. Para permitir que salga el aire que pueda hacer en la

tubería.

Normalmente se colocan dos bombas 1 en funcionamiento.


CLIMATIZADAS.


Los manómetros sirven por el hecho de medir la presión, como instrumentos

para saber si una instalación tiene fugas (antes de aislarla se deben efectuar las

pruebas). El punto más desfavorable (con menos presión) será el de retorno que

posee más altura, y por tanto servirá para el llenado de agua de la instalación.

Una vez dimensionados las canalizaciones que constituyen los circuitos

primarios y secundarios, y evaluadas las pérdidas de carga de los distintos elementos

previstos en los mismos, se procede al dimensionamiento y selección de las bombas

de circulación de los distintos circuitos.


CLIMATIZADAS.


3.10.1.- ESQUEMA DE ENERGÍA SOLAR.

3.10.1.1.- CIRCUITO PRIMARIO DE PANELES (B13)

La bomba B13 debe de seleccionarse para el caudal correspondiente a 17

m3/h y la pérdida de carga de los elementos que constituyen este circuito (redes de

canalizaciones, válvulas de regulación, colectores solares, intercambiadores, etc.). En

la tabla que se detalla a continuación, se resumen los principales datos utilizados en el

dimensionamiento de las bombas del circuito primario, resultando una pérdida de

carga mínima de 8,2 mca.

TIPO ф

UNID. CAUDAL V

K PÉRDIDA PÉRD.TOT.

m m3/h m/s mmca mmca

CIRCUITO PANELES B13

Circuito tubería 0,054 1 1.558 1.558 Válv. regulación 0,054 4 17,00 2,06 2 434,3 1.737,05

Válv. regulación 0,054 2 10,60 1,29 2 168,84 337,67 Válv. regulación 0,054 2 2,70 0,33 2 10,95 21,91

Intercamb. ES 1 3,10 1.641,18 1.641,18 Intercamb. ES 2 1 2,26 2.089,71 2.089,71

TOTAL 7.385,52

TOTAL(+10%) 8.214,07

NOTA: El valor de la constante K es a dimensional y está recogido en el apartado 3.9

donde está especificado para cada uno de los valores correspondientes a las distintas

válvulas en función del diámetro de las tuberías donde están colocadas.


CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.10.1.2.- CIRCUITO SECUNDARIO DE CALDERA ACS (B12)

La bomba B12 debe de seleccionarse para el caudal correspondiente a 7,9


canalizaciones, válvulas de regulación, intercambiador ACS, etc.). En la tabla que se

detalla a continuación, se resumen los principales datos utilizados en el



TIPO ф

UNID CAUDAL V



CIRCUITO PANELES B12 (ACS)

Circuito tubería 0,059 1 160,2 160,2 Válv. regulación 0,059 2 7,9 0,80 2 65,8 131,62 Válv. regulación 0,059 2 7,9 0,80 2 65,8 131,62 Interc. CALDERA 1 3,1 5.056,1 5.056,07

TOTAL 5.479,50

TOTAL(+10) 6.027,44


CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.10.1.3.- CIRCUITO PRIMARIO DE PANELES (B11)



canalizaciones, válvulas de regulación, intercambiador ES, etc.). En la tabla que se



carga mínima de 2 mca .

TIPO ф

UNID. CAUDAL V




Circuito tubería 0,054 1 68,5 68,5

Válv. regulación 0,054 3 3,1 0,38 2 14,44 43,32

Válv. regulación 0,054 2 1,55 0,19 2 3,61 7,22

Intercambiador ES 1 3,1 1.641,18 1.641,18

TOTAL 1.760,22

TOTAL(+10%) 1.936,25


CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.10.1.4.- BOMBA QUE INTRODUCE AGUA EN LOS DEPÓSITOS. (B10)



canalizaciones, válvulas de regulación, etc.). En la tabla que se detalla a continuación,

se resumen los principales datos utilizados en el dimensionamiento de las bombas del

circuito primario, resultando una pérdida de carga mínima de 3,8 mca.

TIPO ф

UNID. CAUDAL V




Circuito tubería 0,03 1 540 540

Válv. regulación 0,03 2 5 1,97 3,6 709,83 1.419,67

Válv. regulación 0,03 2 5 1,97 3,6 709,83 1.419,67

TOTAL 3.379,34

TOTAL(+10%) 3.717,27


CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.10.2.- ESQUEMA DE CLIMATIZACIÓN.

3.10.2.1.- CIRCUITO CALDERA-INTERCAMBIADORES VASOS PISCINA

(B3)






carga mínima de 10,9 mca

TIPO ф

UNID. CAUDAL V



CIRCUITO CALDERA B3

Circuito tubería 0,04 1 3.358 3.358

Válv. regulación 0,05 4 13,3 1,88 2,1 379,31 1.517,26

Válv. antiretorno 0,05 1 13,3 1,88 2,3 415,44 415,44

Válv. regulación 0,08 2 2,7 0,15 1,3 1,48 2,95

Intercamb. P2 0,05 1 2,3 4.617,74 4.617,74

TOTAL 9.911,39

TOTAL(+10%) 10.902,53


CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.10.2.2.- CIRCUITO CALDERA ACS (B2)

La bomba B2 debe de seleccionarse para el caudal correspondiente a 8 m3/h

y la pérdida de carga de los elementos que constituyen este circuito (redes de





TIPO ф

UNID. CAUDAL V



CIRCUITO CALDERA B2

Circuito tubería 0,05 1 761 761

Válv. regulación 0,05 5 8 1,13 2,1 137,24 686,19

Intercamb. (ACS) 0,05 1 8 4.699,29 4.699,29

TOTAL 6.146,48

TOTAL(+10%) 6.761,13


CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.10.2.3.- CIRCUITO CALDERA-DESHUMECTADORA (B1)



canalizaciones, válvulas de regulación, deshumectadora, etc.). En la tabla que se




TIPO ф

UNID. CAUDAL V



CIRCUITO DESHUMECTADORA B1

Circuito tubería 0,04 1 1.825,20 1.825,2

Válv. regulación 0,04 2 7,2 1,59 2,9 374,78 749,57

Válv. regulación 0,065 3 15 1,26 1,6 128,71 386,12

Deshumectadora

2 7,2 900 1.800

TOTAL 4.760,89

TOTAL(+10%) 5.236,98


CLIMATIZADAS.



CLIMATIZADAS.


3.11.- VASOS DE EXPANSIÓN.

3.11.1.- INTRODUCCIÓN.

En las redes de tuberías, al aumentar la temperatura, aumenta también el

volumen del agua y este aumento va acompañado de un incremento del volumen

disponible, debido a la dilatación simultánea de los componentes del circuito.

Este hecho provoca un aumento de la presión en el circuito. Los sistemas de

expansión son los encargados de compensar este aumento de volumen del agua para

que la presión del circuito no sobrepase la presión nominal de sus componentes.

Existen varios sistemas de expansión:

1.- Vasos de expansión cerrados. Consiste en un recipiente o depósito de

agua conectado a la tubería que alberga en su interior una membrana elastómera

formando una cámara de aire, al aumentar la presión el agua comprime este aire y

aumenta el volumen de agua en el vaso aliviando así el exceso de volumen en el

circuito.

2.- Vasos de expansión abiertos. Consiste en un recipiente que está

abierto por la parte superior y permite el trasiego de fluido fuera del sistema. En el

caso de expansión el agua se elimina a través de un desagüe y en caso de

contracción se llena el circuito con una acometida conectada a una válvula con boya

que abre cuando baja el nivel del vaso.

3.-Sistemas de expansión con transferencia de masa. Con estos sistemas

se recurre a un trasiego de fluido desde el circuito hasta un depósito de

almacenamiento exterior y viceversa.

Para este tipo de aplicación, los vasos de expansión más adecuados son los

vasos de expansión cerrados que son lo que vamos a calcular.


CLIMATIZADAS.


3.11.2.- CÁLCULO DE LOS VASOS DE EXPANSIÓN CERRADOS.

En nuestro proyecto hemos colocado dos vasos de expansión. El primer vaso

de expansión está colocado en el circuito primario, que es aquel circuito cerrado que

relaciona los paneles solares, los intercambiadores ESI 1 y ESI 2 y además dos

depósitos de acumulación de agua.

Por otra parte, el segundo vaso de expansión está colocado en el circuito

secundario, que es aquel circuito cerrado que comprende las calderas, las baterías de

calor de los equipos de deshumectación, los intercambiadores P1 y P2, y los dos

depósitos de acumulación de agua.

Condiciones de diseño de los vasos de expansión:

Temperatura máxima de trabajo será de 100 ºC (esta temperatura es lo

que corresponde al tarado de diseño del sistema de disipación previsto a

la salida del sistema de captación)

Temperatura mínima de trabajo será de 4ºC (temperatura correspondiente

a la máxima densidad del agua).

Presión máxima de trabajo al caso más desfavorable (4.0 kg/cm 2)

Presión máxima de trabajo corresponde al 90% de la máxima de trabajo

según UNE 100.155.87 resultando en este caso 3,6 kg/cm 2 (esta es la

presión a la cual debe tararse la válvula del circuito)

Presión mínima de trabajo 0,5 kg/cm 2

Para calcular el volumen del vaso de expansión Vt en litros debemos de

utilizar la siguiente fórmula:

VE e pV V C C= × ×

Vve: Volumen útil del vaso de expansión (l).

V: Volumen total del circuito (l).


CLIMATIZADAS.


Ce: Coeficiente de dilatación del fluido, el cual se calcula utilizando la fórmula

para temperaturas comprendidas entre 70 ºC y 140 ºC:

Ce= (-33,48 + 0,738xT) x10-3 T: temperatura máxima=100ºC

Cp: Coeficiente de presión del gas el cual se obtiene a partir de la expresión:

p

PMC

PM Pm=

−

PM: Presión máxima de diseño del vaso. (3,6 kg/cm 2)

Pm: Presión mínima de trabajo (0,5 kg/cm 2)

En las siguientes tablas se recogen el volumen de tuberías que necesitamos

para el cálculo de los vasos de expansión.

CIRCUITO PRIMARIO.

DIÁMETRO VOLUMEN

(L/M) LONGITUD

(M) VOLUMEN

(L)

0,059 2,73 12 32,76

0,03 0,7 7 4,9

0,054 2,29 12 27,48

0,059 2,73 24,84 67,8132

0,059 2,73 60,84 166,0932

0,059 2,73 54,42 148,5666

TOTAL 447,613


CLIMATIZADAS.


CIRCUITO SECUNDARIO.

Por tanto, los cálculos necesarios para determinar los vasos de expansión

que hemos instalado se recogen en la siguiente tabla.

Presión de precarga del vaso de Expansión (kg/cm ) 2

Presión de tarado de la válvula de seguridad (kg/cm ) 4

Presión Mínima de trabajo (kg/m ) 0,5

Presión Máxima de trabajo (kg/m ) 3,6

Coeficiente de presión Cp (Adimensional) 1,16

Temperatura máxima de trabajo del circuito (ºC) 100

Coeficiente de temperatura Ce (Adimensional) 0,04032

Volumen de tuberías primario/secundario (l) 448/497

Volumen de baterías y equipos (l) 220

Volumen de depósito 0

Volumen total del circuito primario (l) 668

Volumen total del circuito secundario (l) 717

Volumen seleccionado del vaso de expansión del primario (l) 31,28

Volumen seleccionado del vaso de expansión del secundario (l) 33,57

DIAMETRO VOLUMEN

(L/M) LONGITUD VOLUMEN

0,05 1,96 24,84 48,6864

0,065 3,32 66,84 221,9088

0,05 1,96 60,84 119,2464

0,05 1,96 54,42 106,6632

TOTAL 496,5048

ANEXOS DE CALCULO -...

Documents

Transcript of ANEXOS DE CALCULO -...