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Abstract

El presente proyecto consiste en la realización del diseño de una instalación de agua caliente sanitaria (ACS) con aporte solar térmico y un sistema de apoyo centralizado de caldera de gas, para abastecer la demanda de un bloque de 50 viviendas, situado en la localidad de Zaragoza, demostrando que cumple todos los requisitos exigidos por la normativa vigente. En él, se describe en detalle cada uno de los elementos de la instalación, exponiendo su función en el sistema y sus características técnicas, incluyendo en los anexos todos los cálculos realizados para su correcto dimensionado. Así mismo, se han adjuntado los planos tanto de los esquemas hidráulico y eléctrico, como de la ubicación de los elementos principales que componen esta instalación. Finalmente, tras la realización de un detallado presupuesto, se ha elaborado un estudio de viabilidad, evaluando el ahorro económico que se obtiene con la utilización del sistema solar térmico para la producción de ACS. Aunque hay que realizar una elevada inversión inicial, se han obtenido unos valores positivos de rentabilidad, considerando una vida útil de la instalación de 20 años. Ezquerro Villarroya, Ignacio; Zabalza Bribian, Ignacio

Full text

      ProyectoFindeCarrera   DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUA CALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS    Autor  IgnacioEzquerroVillarroya  Director IgnacioZabalzaBribián  Especialidad EnergíayTecnologíadeCaloryFluidos  EscueladeIngenieríayArquitecturadeZaragoza 2011‐2012 DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  INDICEDELAMEMORIA 1.Introducción…………………………………………………………………………………………………………1 2.Objetodelproyecto ………………………………………………………………………………………………1 3.Reglamentaciónydisposicionesoficiales………………..…………………………………………….1 4.Emplazamientodelproyecto………………………………………….……………………………………..2 5.Descripcióntécnicadelainstalación ……………………………………………………………………..3 5.1.Sistemasolartérmico …………………………………………………………………………………………4 5.1.1.Captadorsolar ……………………………………………………………………………………………4 5.1.2.Estructurasoporte ……………………………………………………………………………………..6 5.1.3.Acumuladorsolar……………………………………………………………………………………….7 5.1.4.Intercambiadordecalor ……………………………………………………………………………..9 5.2.Sistemaauxiliar ………………………………………………………………………………………………….9 5.2.1.Acumuladorauxiliar…………………………………………………………………………………….9 5.2.2.Intercambiadordecalor………………………………………..…………………………………..10 5.2.3.Caldera ………………………………………………………………………………………………………10 5.3.Sistemahidráulico …………………………………………………………………………………………….11 5.3.1.Fluidocaloportador ……………………………………………………………………………………11 5.3.2.Depósitodelfluidocaloportador ……………………………………………………………….12 5.3.3.Bombas ………………………………………………………………………………………………………12 5.3.3.1.Bombadelcircuitoprimario…………………………………………………………………13 5.3.3.2.Bombadellenadodelcircuitoprimario………………………………………………13 5.3.3.3.Bombasdelcircuitosecundarioydelcircuitoauxiliar………………………….14 5.3.3.4.BombadedistribucióndeACS……………………………………………………………..14 5.3.3.5.BombaderecirculacióndeACS…………………………………………………………..15 5.3.4.Vasodeexpansión ………………………………………………………………………………………16 5.3.5.Tuberías………………………………………………………………………………………………………16 5.3.6.Aislamiento…………………………………………………………………………………………………17 5.3.7.Valvuleríayaccesorios………………………………………………………………………………..18 5.4.Sistemaderegulaciónycontrol………………………………………………………………………….20 5.5.Sistemaeléctrico…………………………………………………………………………………………………21 DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  6.Presupuestodelainstalación………………………………………………………………………………..22 7.Estudiodeviabilidadeconómica ……………………………………………………………………………22 7.1.Análisisdesensibilidad……………………………………………………………………………………….24 8.Conclusiones………………………………………………………………………………………………………..24  ANEXOS ANEXOI.CÁLCULOS………………………………………………………………………………………………….30 ANEXOII.PLANOS………………………………………………………………………………………………………61 ANEXOIII.PRESUPUESTO…………………………………………………………………………………………….63 ANEXOIV.ESTUDIODEVIABILIDAD……………………………………………………………………………..74 ANEXOV.FICHASTÉCNICAS………………………………………………………………………………………..82  DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  INDICEDETABLAS Tabla1.Distribucióndelospisosdelbloquedeviviendas………………………………………….3 Tabla2.CaracterísticastécnicasdelcolectorsolarESCOSOL2300selectivoTITAN…….4 Tabla3.Característicastécnicasdelosacumuladoressolares……………………………………8 Tabla4.Característicastécnicasdelintercambiadordeplacasdelcircuitosolar………..9 Tabla5.Característicastécnicasdelacumuladorauxiliar……………………………………………9 Tabla6.Característicastécnicasdelintercambiadordeplacasdelcircuitoauxiliar…….10 Tabla7.Característicastécnicasdelacaldera…………………………………………………………….11 Tabla8.Característicastécnicasdelfluidocaloportador……………………………………………11 Tabla9.Característicastécnicasdeldepósitodelfluidocaloportador……………………….11 Tabla10.Característicastécnicasdelabombadelcircuitoprimario……………………………..13 Tabla11.Característicastécnicasdelabombadellenadodelcircuitoprimario…………..14 Tabla12.Característicastécnicasdelasbombasdeloscircuitossecundarioyauxiliar…14 Tabla13.CaracterísticastécnicasdelabombadedistribucióndeACS………………………..15 Tabla14.CaracterísticastécnicasdelabombaderetornodeACS………………………………15 Tabla15.Volumendelosvasosdeexpansión……………………………………………………………..16 Tabla16.Característicastécnicasdelaislamiento………………………………………………………..17 Tabla17.Espesordelaislamientodelastuberías…………………………………………………………17 Tabla18.Datosgeneralesdelaubicacióndelainstalación…………………………………………….32 Tabla19.Distribucióndelospisosdelbloquedeviviendas…………………………………………….32 Tabla20.Demandaenergéticamensual………………………………………………………………………….33 Tabla21.Energíaincidentepormetrocuadradodecolectores……………………………………..34 Tabla22.ParámetrosD1yD2.............................................................................................36 Tabla23.Producciónenergéticamensual……………………………………………………………………….36 Tabla24.EnergíaeIntensidadincidentepormetrocuadradodecaptador…………………….39 Tabla25.Rendimientomensualdeloscaptadoressolares……………………………………………..40 Tabla26.Aportaciónenergéticadelainstalación…………………………………………………………….41 Tabla27.PreciodelkWhenfuncióndelmodelodecaptador…………………………………………41 Tabla28.Coeficientedeexpansióndelaguaydelamezcladepropilenglicol…………………44 Tabla29.Volumendelvasodeexpansióndelcircuitoprimario……………………………………….45 DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  Tabla30.Volumendelvasodeexpansióndelcircuitoauxiliar………………………………………….45 Tabla31.ConsumodeACSdelosaparatosdeunavivienda…………………………………………..47 Tabla32.CaudalpuntaencadatramodedistribucióndeACS………………………………………..47 Tabla33.PérdidastérmicasdelcircuitodedistribucióndeACS……………………………………….49 Tabla34.Pérdidasdecargalinealesdelcircuitosolar………………………………………………………51 Tabla35.Pérdidasdecargasingularesdebidasaloselementosdelcircuitosolar……………52 Tabla36.Pérdidasdecargalinealesenloscircuitosdelosacumuladoressolares, delacumuladorauxiliarydelacaldera……………………………………………………………………………52 Tabla37.Pérdidasdecargasingularesdebidasaloselementosdeloscircuitosde losacumuladoressolares,delacumuladorauxiliarydelacaldera…………………………………..52 Tabla38.Pérdidasdecargatotalesenloscircuitosdelosacumuladoressolares, delacumuladorauxiliarydelacaldera…………………………………………………………………………….52 Tabla39.PérdidasdecargalinealesenelcircuitodedistribucióndeACS……………………….53 Tabla40.Pérdidasdecargasingularesdebidasaloselementosdelcircuitode distribucióndeACS…………………………………………………………………………………………………………..53 Tabla41.PérdidasdecargalinealesenelcircuitoderecirculacióndeACS……………………..54 Tabla42.Pérdidasdecargasingularesdebidasaloselementosdelcircuitode recirculacióndeACS…………………………………………………………………………………………………………54 Tabla43.Espesormínimodelaislamientodelastuberías……………………………………………….55 Tabla44.Seccióndecableeléctricosegúnelcriteriodecaídadetensiónmáxima………….59 Tabla45.Seccióndecableeléctricosegúnelcriteriodemáximaintensidadde corriente…………………………………………………………………………………………………………………………..59        DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  INDICEDEFIGURAS Figura1.Emplazamientodelbloquedeviviendas………………………………………………………..3 Figura2.Distanciamínimaentrefilasdecolectores……………………………………………………5 Figura3.SoporteuniversalESCOSOL……………………….……………………………………………………6 Figura4.Seccióndelaestructuraporticada………………………………………………………………..6 Figura5.Conexionadodelosacumuladoressolaresenserieinvertida……………………….7 Figura6.Esquemadelcircuitoconfiguradoparaprevencióndelegionelosis………………8 Figura7.Relacióndemandaenergéticayaporteenergético………………………………………..37 Figura8.Porcentajedeenergíarespectoalmáximocomoconsecuenciadelas pérdidaspororientacióneinclinación…………………………………………………………..38     DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  1  1.INTRODUCCIÓN Vivimosenunaépocadeconcienciacióndelanecesidaddecambiarlamaneradeproducir energía,esdecir,decombustiónfósil(carbón,petróleoogasnatural)aenergíasproducidas porefectosnaturales(viento,sol,movimientodelagua…). Elgranaumentodenecesidaddeenergía,unidoalincesanteincrementodelapoblacióncon posibilidaddeusarla,hadesembocadoenunaumentoexcesivodelacontaminaciónde nuestroplaneta.Comoesconocido,estehechohaprovocadoyseguiráprovocandocambios negativosenél,comoporejemplo,ladestruccióndelacapadeozono,cambiosclimáticosoel empeoramientodelatierradebidoalalluviaácida. Porotraparte,existeunaescasezdeloscombustiblesfósilescuyaestimaciónrondaalrededor delos50añosdereservas. Porlotanto,enlosúltimostiempos,seestádesarrollandounaimportantebúsqueday optimizacióndenuevasenergías.Esnecesariouncambioenlosprocesosconvencionalesde produccióndeenergíahaciaotrosqueutilicenrecursoslimpios,ilimitadosygratuitos. Dentrodeestasenergíasrenovablesseencuentralaenergíasolartérmica,queaprovechala radiaciónincidentedelosrayosdelsolylaconvierteenenergíatérmica,pudiendoutilizarla, porejemplo,eninstalacionesdecalefacciónyaguacalientesanitaria(ACS). EnelDocumentoBásicoHEdelCódigoTécnicodeEdificación(CTE)seestablecenreglasy procedimientosquepermitencumplirlasexigenciasbásicasdeahorrodeenergía.Deforma específica,laexigenciabásicaHE4determinaquedebeexistirunacontribuciónsolarmínima deaguacalientesanitaria,quedependerádelazonageográficadelemplazamientodela instalación. 2.OBJETODELPROYECTO Elobjetodeesteproyectoeslarealizacióndeldiseñointegraldeunainstalacióndeagua calientesanitariaconaportesolartérmicoyunsistemadeapoyocentralizadodecalderade gas,paraabastecerlademandadeunbloquede50viviendas,demostrandoquecumpletodos losrequisitosexigidosporlanormativavigente. 3.REGLAMENTACIÓNYDISPOSICIONESOFICIALES Paralarealizacióndelpresenteproyecto,sehantenidoencuentalosdocumentosquese exponenacontinuaciónyquecorrespondenalanormativaquedebeserconsideradaenla proyeccióndeunainstalaciónsolartérmica. DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  2  ‐ REALDECRETO314/2006,de17demarzo,porelqueseapruebaelCódigoTécnicodela Edificación(CTE). ‐ OrdenanzaMunicipaldeEcoeficienciaEnergéticayUtilizacióndeEnergíasRenovablesen losEdificiosysusInstalaciones(aprobadoel24deJuliode2009). ‐ PliegodeCondicionesTécnicasdeInstalacionesdeEnergíaSolarTérmicaaBaja Temperatura(I.D.A.E.15‐04‐98/Ref.:PET‐REVenero2009). ‐ REALDECRETO1027/2007,de20dejulio,porelqueseapruebaelReglamentode InstalacionesTérmicasenlosEdificios(RITE). ‐ REALDECRETO865/2003,porelqueseestablecenloscriterioshigiénico–sanitariospara laprevenciónycontroldelegionelosis. ‐ REALDECRETO275/1995,de24defebrero,porelquesedictalasdisposicionesde aplicacióndelaDirectivadelConsejodelasComunidadesEuropeas92/42/CEE,relativa losrequisitosderendimientoparalascalderasnuevasdeaguacalientealimentadascon combustibleslíquidosogaseosos,modificadaporlaDirectiva93/68/CEEdelConsejo. ‐ ORDENITC/71/2007,de22deenero,porlaquesemodificaelanexodelaOrdende28de juliode1980,porlaqueseapruebanlasnormaseinstruccionestécnicascomplementarias paralahomologacióndepanelessolares. ‐ REALDECRETO47/2007,de19deenero,porelqueseapruebaelProcedimientobásico paralacertificacióndeeficienciaenergéticadeedificiosdenuevaconstrucción. ‐ REALDECRETO769/1999,de7deMayode1999,dictalasdisposicionesdeaplicaciónde laDirectivadelParlamentoEuropeoydelConsejo,97/23/CE,relativaalosequiposde presiónymodificaelREALDECRETO1244/1979,de4deAbrilde1979,queaprobóel Reglamentodeaparatosapresión.BOEnº12931/05/1999. ‐ REALDECRETO842/2002,porelqueseapruebaelReglamentoElectrotécnicodeBaja Tensión(REBT)ysusInstruccionesTécnicasComplementarias(ITC). 4.EMPLAZAMIENTODELPROYECTO Elbloquedeviviendasenelquesevaainstalarelsistemasolartérmicoesunedificiodenueva construcciónqueseencuentradentrodeunaurbanizaciónrectangulardelbarriodeArcosur enlaciudaddeZaragoza(Latitud41º39'22''NyLongitud0º52'35''O).Enelplano1delAnexo IIsemuestralaubicaciónexactadelbloquedeviviendas.Dichobloquequedarepresentadoen colorrojoenlafigura1. Estáconstituidoporcuatroportalesindependientesquedifierenunosdeotrosenelnúmero deplantasydeviviendasqueposeen.Paraunamayorcomprensióndeladistribucióndel edificio,seharepresentadoentabla1unarelaciónentrelosportalesysuscaracterísticas.  DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  3   Figura1.Emplazamientodelbloquedeviviendas Tabla1.Distribucióndelospisosdelbloquedeviviendas ViviendaenPlantabaja 5plantas 7plantas Portal3O O Portal4O Portal5O Portal6O O Encadaplantahaydosviviendasdeunasuperficieútilde90m2ytreshabitaciones,loqueda lugarauntotalde50viviendasentodoeledificio. Conestainformaciónyotrosparámetrosdependientesdelaubicacióndelainstalación,seha calculadolademandaenergéticamensualdelbloquedeviviendas.Apartirdeestedato,y habiendoelegidopreviamenteunmodeloconcretodecolectorsolar,sehautilizadoelmétodo f‐chartpararealizarelcálculodelporcentajedecalorquelainstalaciónsolartérmicaaportaal edificioconrespectoalatotalidaddesudemandaenergética.Asimismo,dichométodohasido empleadoparahallarsurendimientomedioenunperíododeunaño.Enelapartado1del anexoIsepresentantodosloscálculosrequeridosparaello. 5.DESCRIPCIÓNTÉCNICADELAINSTALACIÓN Lainstalaciónparalaproduccióndeaguacalientesanitariaquesehaintegradoenestebloque deviviendasestáconstituidoporlossiguientessistemas:unsistemasolartérmico,cuya funcióneselprecalentamientodelaguaderedmedianteunfluidocaloportador;unsistema auxiliarcentralizadoque,encasodesernecesario,seutilizaconelfindeaumentarla temperaturadelaguahastaunatemperaturadeconsigna;unsistemahidráulico,formadopor lasbombas,válvulasytuberíasdelconjunto;yunsistemaderegulaciónycontrol,que comandaelfuncionamientodetodosloselementos. DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  10  5.2.2.Intercambiadordecalor Aligualqueenelsistemasolartérmico,sehacolocadounintercambiadorexternodeplacas. Enestecaso,lapotencianecesariasehadeterminadoteniendoencuentaqueel intercambiadordebesercapazdesatisfacerlasnecesidadesdelmomentopuntamás desfavorabledelaño.Elapartado9delanexoIrecogeloscálculosrealizados. Adiferenciadelintercambiadordelcircuitosolar,enestecasosehaseleccionadoun intercambiadormáseconómicoconunmaterialdejuntasquenosoportatemperaturastan altas,yaqueelestadotérmicodelfluidoestáreguladoporlacaldera.Lascaracterísticasde esteintercambiadorsedetallanenlatabla6. Tabla6.Característicastécnicasdelintercambiadordeplacasdelcircuitoauxiliar Fabricante SUICALSA ModeloIP3600 Potencia106kW Materialdelasjuntas NitriloNBR Presióndediseño 8bar Temperatura dediseño 95ºC Númerodeplacas 17 5.2.3.Caldera Lacalderasepondráenmarchaúnicamentecuandonosealcancelatemperaturadeconsigna enelacumuladorauxiliar,porqueesunelementodeproducciónenergéticaauxiliar.Seha decididoinstalarunacalderadecondensacióncongasnaturalcomocombustible,yaquesus ventajashacenquelautilizacióndeestetipodecalderasseamásadecuadaquelascalderas convencionales.Susprincipalesventajassonlassiguientes: ‐ Soncalderasdealtorendimiento,puesseaprovechaengranparteelcalorlatentedel vaporquecontienenloshumosdecombustión. ‐ Sealcanzaunahorrodehastael30%enelconsumodeenergía. ‐ Sereducenhastaenun70%lasemisionesdeóxidodenitrógeno(NOX)ydióxidode carbono(CO2). Sinembargo,lascalderasdecondensaciónsuponenunamayorinversióninicialdebidoasu elevadocoste.Enlatabla7seharealizadounacomparacióndelosdostiposdecalderas, utilizandounosvaloresderendimientoestimativos.Seobservaqueelusodeunacalderade condensaciónpuedesuponerunahorroeconómicoanualdealrededordeun15%con respectoaunaconvencional.    DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  11  Tabla7.Comparativaentrecalderadecondensaciónycalderaconvencional  Demanda energética [kWh] Rend [%] Energía consumida [kWh] PrecioGN conIVA [€/kWh] Coste [€] Calderadecondensación37380,43 109% 34293,98 0,0575841974,79 Calderaconvencional37380,43 93% 40194,02 0,0575842314,54 Ahorro[€]339,75 Ahorro[%]14,68% LacalderadecondensaciónelegidaesdelamarcaTRADESA,ysehaseleccionadoelmodelo segúnlapotenciaobtenidaenelapartado11.1delAnexoI.Suscaracterísticasmásrelevantes semuestranenlatabla8. Tabla8.Característicastécnicasdelacaldera FabricanteTRADESA ModeloPowerCondens Potenciatérmica 115kW Tªmaxdefluido 90ºC Presiónmáxima 6bar Volumen 15,3l 5.3.SISTEMAHIDRÁULICO 5.3.1.Fluidocaloportador Elfluidocaloportadorpuedesersimplementeaguaotenerunamezcladeaguaconalgún aditivoanticongelantequeevitelacongelaciónsilatemperaturadesciendepordebajode0ºC. EnZaragoza,segúnlaAgenciaEstataldeMeteorología[4],latemperaturamínimahistóricaes de‐11,4ºC,porloqueesnecesarioañadiranticongelanteparaquelainstalaciónnofalleen ningúnmomentoytrabajedeformacorrectadurantetodoelaño.SegúnelDocumentoBásico HE4delCTE,hayqueelegirunporcentajedeanticongelantequesoporte5ºCmenosqueel mínimohistóricodelaciudad.Conestasconsideraciones,sehaelegidounfluidocaloportador comercialquecontieneun40%depropilenglicoldelfabricanteBIODETEX,cuyas característicasprincipalesserecogenenlatabla9. Tabla9.Característicastécnicasdelfluidocaloportador AditivoPropilenglicolcalidadUSP Concentración40% Puntodecongelación ‐24ºC pH7 – 8 Capacidadcalorífica 0,872Kcal/(Kg∙ºC) Coeficientededilatación 5,5∙10‐4l/ºC DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  12  Parallevaracaboelvaciadodelcircuitosolarentareasdemantenimientooreparación,basta conabrirlaválvuladecortequeseencuentraenlapartesuperiordeldepósitoyelfluido caloportadordescenderáporgravedad. 5.3.2.Depósitodelfluidocaloportador Estedepósito,queseutilizaparaalmacenartodoelvolumendelfluidocaloportadorque circulaporlainstalación,esesencialentareasdemantenimientooreparacióndelainstalación paranodesperdiciartodoopartedelfluidoporelalcantarillado.Aélestánconectadaslas válvulasdeseguridaddelcircuito,permitiendotambiénlarecuperacióndelfluidoenlos momentosenqueseproduzcaunasobrepresiónyseabrandichasválvulas. Elvolumendeldepósitosehaescogidoenbasealvolumentotaldefluidocaloportadorque circulaporelcircuitoprimario.Comosemuestraenloscálculosrealizadosenelapartado6del anexoI,sehaobtenidounvalorde302,2litros,porloquesehadecididocolocarundepósito comercialde400litros. Dosposibleslugaresdondecolocareldepósitodefluidocaloportadoreranlaazotea,juntoa loscolectores,oelcuartodecalderas,juntoalrestodelainstalación.Finalmente,seha instaladoenelcuartodecalderasporlossiguientesmotivos:  Lascondicionesambientalessonmásfavorablesenelcuartodecalderasdentrodel edificioquealaintemperie.Loselementoscomolabombadellenadooelpropio depósitoestaríanexpuestosacondicionesmásperjudicialesquepodríanprovocarun desgasteprematuro.  Enelcircuitoprimariohayinstaladasválvulasdeseguridadalaentradadecada bancadadecolectoressolaresyotraenlaaspiracióndelabomba.Siseprodujeseuna sobrepresióndelcircuitoenlazonadeloscaptadores,lasválvulasdeseguridadse abriríanparadejarsalirpartedelfluido.Sieldepósitoseencontraraenelcuartode calderas,elfluidobajaríaporlastuberíashastaeldepósitoporgravedad,sinayudade elementosexternos.Si,porelcontrario,seencontraseenlaazotea,laevacuacióndel fluidohaciaeldepósitoseríamáscomplicada. 5.3.3.Bombas Lainstalaciónsecomponedesietepuntosdondeseprecisaungrupodebombeo.Enel presenteapartado,seexplicacuáleslafuncióndecadaunoycuálessonsuscaracterísticas técnicasprincipales. Paralaseleccióndelasbombas,esprecisoconocertantoelcaudalmáximodecirculación, comolaspérdidasdecargaqueseproducenencadaunodeloselementosdelcircuitoenel queseencuentra(captadores,intercambiador,válvulas,tuberías,etc). DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  13  ExceptolabombadedistribucióndeACS,queimpulsaelaguacalienteatodaslasviviendas,el restodelasbombasestánmontadasenlaszonasmásfríasdelcircuito,permitiendoquese refrigerenmejory,porlotanto,quetrabajenencondicionesmásfavorables. ComoprescribeelCTE,alserunainstalaciónconunasuperficiedecaptaciónmayorde50m2, sehancolocadodosbombasidénticasenparalelo,quetrabajarándeformaalternativa, dejandosiempreunadereserva.AunqueelCTEexigeúnicamentequesecoloquenenel circuitoprimarioysecundario,sehaaplicadoestecriterioentodoslosgruposdebombeo delsistema,aexcepcióndelabombadellenado,paradotardeunamayorflexibilidadala instalación.Elfuncionamientoalternativoestaráreguladoporunrelédecontrolespecífico paraestafunción. 5.3.3.1.Bombadelcircuitoprimario(B1): Porunlado,elvalordelcaudalsepuedeestimarenunos50l/h∙m2;dadoquesehaninstalado 31colectoressolaresde2,16m2,seobtieneuncaudaltotalde3348l/h.Porotrolado,la bombadebesercapazdevencerlaspérdidasdecargaqueseproducenenelcircuitomás desfavorableque,segúnlosdatosrepresentadosenelapartado9delanexoI,sumanuntotal de7,34mca. Estabombaseactivarácuandolatemperaturaalasalidadeloscaptadoresseamayorquela deacumulación.Suscaracterísticasestándetalladasenlatabla10. Tabla10.Característicastécnicasdelabombadelcircuitoprimario FabricanteGrundfos ModeloUPSSerie200(32‐120) Caudal3348 l/h Pérdidadecarga 7,34 mca Rangodetemperaturas ‐10ºC/120ºC Temperaturamax 140ºC Presiónmáx10bar Conexionadoeléctrico Trifásica a380V 5.3.3.2.Bombadellenadodelcircuitoprimario(B2): Sehaadoptadounsistemadellenadoautomáticoatravésdeldepósitodelfluido caloportador.Labombasecontrolaporpresióndiferencial,poniéndoseenmarchacuandola presióndelcircuitoalcanzaunvalorinferioraldereferencia. Paraestabombaenparticular,loimportantealahoradeelegirelmodeloadecuadoesque puedavencer,ademásdelaspérdidasdecargadelcircuito,laalturaentreelsub‐sótanoyla azotea,dondeseencuentranloscolectoressolares.Laalturageométricahastalaazoteaesde 29,6metrosylaspérdidasdecargasonlasconsideradasenelapartadoanterior,7,34mca.De acuerdoalaexpresión2,seobtieneunaalturamanométricamínimade36,94mca.    é  é  (2) DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  14  Lascaracterísticasdelabombaseleccionadaestánrecogidasenlatabla11. Tabla11.Característicastécnicasdelabombadellenadodelcircuitoprimario FabricanteGrundfos ModeloNB/NK32‐200.1/188 (2polos) Alturamanométricamáxima 45mca Conexionadoeléctrico Trifásicaa380V 5.3.3.3. Bombasdelcircuitosecundarioydelcircuitoauxiliar(B3,B4yB5): Lalabordeestasbombasesrecircularelaguacontenidaenlosacumuladoressolares,enel acumuladorauxiliaryenelcircuitodelacaldera.Laspérdidasdecargadeestoscircuitos, calculadasenelapartado9delanexoI,son791mmca,4046mmcay1900mmca respectivamente.Estosvaloressonmásaltosdeloquecabríaesperar,yaqueelrecorridode tuberíasesmuycorto,yesdebidoaquetambiénsehancontabilizadolaspérdidasquese producenenlosintercambiadores. EnlabombaB3,laquerecirculaelaguadelosacumuladoressolares,sehaconsideradoel mismocaudalqueeldelcircuitoprimario,esdecir,3348l/h.EnlasbombasB4yB5,ambasdel sistemaauxiliar,sehaasumidoelmismocaudal,calculadomediantelapotenciadelacalderay ladiferenciadetemperaturasalaentradaylasalidadelamisma.Elvalordeestecaudalesde 4947,42l/h,comosereflejaenelapartado11.2delanexoI. Paralaeleccióndeestasbombas,sedebetenerencuentaquevaacircularACSy,portanto, notodaslasbombassonapropiadas.Elmodeloquesehaescogidoparalastresbombasestá fabricadoenbronceycubreelrangodelostrescaudalesconunaalturasuficienteparavencer laspérdidasdecarga.Suscaracterísticassepresentanenlatabla12. Tabla12.Característicastécnicasdelasbombasdeloscircuitossecundarioyauxiliar FabricanteGrundfos ModeloUPS32‐80B Caudal3348 l/h‐ 4947,42 l/h Pérdidadecarga 791 – 4046 – 1900mmca Temperaturamáx 110ºC Presiónmáx10bar Conexionadoeléctrico Monofásicaa220V 5.3.3.4.BombadedistribucióndeACS(B6): Parahallarlaalturamanométricamínimadeestegrupodebombeohayquetenerencuenta lossiguientesvalores: ‐ Laalturadeledificioalaquehayqueelevarelagua,queesde25metros. ‐ Lapresiónmínimaquedebehaberencualquiervivienda,impuestaporelDocumento BásicoHS4delCTE,queesde1baro10,2mca. DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  15  ‐ Lacaídadepresiónenelcircuitomásdesfavorable.Estedatoestárecogidoenel apartadoxdelanexoIyesiguala2,01mca. Segúnlaexpresión3,laalturamanométricamínimarequeridaesde37,21mca.    é  é    ó    (3) Lapresióndelainstalaciónesde3,5baresaproximadamente,presiónestimadadelaguade redenesazona.Esdecir,labombanotienequevencertodalaalturamanométricacalculada sino,comomínimo,ladiferenciaentreéstaylos3,5baresdelcircuito.Tambiénhayque considerarquelapresiónmáximaquepuedellegaraunavivienda,impuestaporelDBHS4del CTE,esde5bares.Porello,sehaelegidounabombaqueproporcionaunaalturamanométrica deunos12metros,detalformaqueelcircuitodedistribucióntengaunapresióndentrodelos límitesestablecidosporlanormativa. Porotraparte,hayqueconocerelcaudalmáximoquedebemoverlabomba,siendoésteel caudalpuntadeledificio,cuyovaloresde10913l/h.Estedatosehacalculadoenelapartado 7delanexoI,apartirdelademandadeACSqueexisteencadavivienda. Segúnestasnecesidades,sehaescogidounabombacuyascaracterísticassemuestranenla tabla13.Labombasecontrolaráporpresióndiferencial,cambiandodeestadosegúnlas presionesdeentradaysalida. Tabla13.CaracterísticastécnicasdelabombadedistribucióndeACS FabricanteGrundfos ModeloNB/NK32‐200/216(4polos) Caudal10913l/h Alturamanométricamáxima 12 mca Conexionadoeléctrico Trifásicaa380V 5.3.3.5.BombaderecirculacióndeACS(B7): Lacolocacióndeestabombapermitemantenerelaguadelosconductosdedistribuciónauna temperaturasimilaraladeconsignaencalderas,conunadesviaciónmáximade3ºC.Los valoresdelcaudalnominalderecirculaciónylapérdidadecargaenelcircuitosehancalculado enelanexoI,enlosapartados8y9respectivamente.Lascaracterísticasdelabombaque satisfaceestoscriteriosestánrecogidasenlatabla14. Tabla14.CaracterísticastécnicasdelabombaderecirculacióndeACS FabricanteGrundfos ModeloUP20‐30N Caudal1100 l/h Pérdidadecarga 1,25 mca Temperaturamáx 60ºC Presiónmáx10bar Conexionadoeléctrico Monofásicaa220V DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  16  5.3.4.Vasodeexpansión Esimportantequeenlainstalaciónhayaunvasodeexpansiónencadaunodeloscircuitos cerrados,conelfindeevitardañosenloselementosdelsistemageneradosporelexcesode volumendefluidoquesepuedeproducirporunincrementotemperatura.Estainstalación cuentaconunvasodeexpansiónparaelcircuitoprimarioyotroparaelauxiliar.Parahallarlas dimensionesdecadaunodeellos,esnecesarioconocerelvolumentotaldefluidoquecircula porcadacircuitoylaspresionesmáximaymínimaquesevanaestablecer.Enlatabla15se representanlosresultadosobtenidosdeloscálculosllevadosacaboenelapartado6del anexoI. Tabla15.Volumendelosvasosdeexpansión Volumendelvaso Vasodeexpansióncomercial Circuitoprimario38,60l50l Circuitoauxiliar2,21l 5l 5.3.5.Tuberías Elmaterialutilizadoparalastuberíasdetodalainstalacióneselcobre,yaqueposeeciertas ventajasquelodiferenciandelasdelaceroinoxidable,aluminioocualquiertipode termoplástico.Entreotrassepuedendestacar: ‐ Granresistenciamecánicafrentealacombinacióndepresionesaltasytemperaturas elevadassinalteracióndesuscaracterísticastécnicasnidesucomportamiento. ‐ Pérdidasdecargamuyreducidasdebidoasuespesoruniformeymedidasexactas. ‐ Bajocoeficientededilatación,tantolinealcomotransversal,garantizandola estabilidaddelasinstalaciones. ‐ ImpermeablealoxígenoyresistentealosrayosUV,protegiendoasílainstalación frenteacorrosiones. ‐ Noenvejece,esdecir,nosealterannisucomposiciónnisuscaracterísticasconelpaso deltiempo. ‐ Resistentealfuego;resistealtastemperaturassinfundirseynodesprendegases tóxicos. ‐ Acciónantibacteriana,evitandoeldesarrollodegérmenespatógenos. ‐ Todosloscomponentesdeunainstalacióncontubodecobresefabricanenmedidas estándar,garantizandolacompatibilidadentreellosindependientementedel fabricante. ‐ Es100%reciclableconservandointactassuspropiedades. Elinconvenientedetenerlastuberíasdeunmaterialdistintoalmaterialdelqueestán fabricadoselrestodeelementosdelainstalación,esquesepuedenformarpuentes galvánicos.Cuandoseunendosmaterialesenunmedioconciertaconcentraciónsalina,como porejemploelagua,segúnlaposiciónqueocupanenlaserieelectroquímicadelosmetales, unohacedeánodoyotrodecátodo,provocandoqueelprimerosecorroamásrápidamentey porlotantosedesgasteantes.Cuantomayorsealadiferenciadepotencialentrelos DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  17  elementos,másrápidamenteseproduceesteefectodecorrosión.Enespecial,habráque tenercuidadoconlosacumuladoresquesondeacerocarbono.Lasoluciónesincluir manguitosdieléctricosqueevitenelcontactoentredistintosmaterialesyasíminimizarel deterioroprematurodeloselementos. 5.3.6.Aislamiento SiguiendolasexigenciasestablecidasporelRITE,sedebecolocaraislamientosentodaslas tuberíasyaccesorios,asícomoenequiposydepósitos.Elaislamientodelosequiposy depósitosvieneincluidoydeterminadoporelpropiofabricante.Paraelaislamientodelas tuberías,elRITEexigeunespesormínimoquedebetenerdependiendodeldiámetro,dela temperaturadelfluidoquetransportanydesuubicación.Elaislamientonodejarázonas visiblesdetuberíasoaccesorios,quedandoúnicamentealexteriorloselementosquesean necesariosparaelbuenfuncionamientoyoperacióndeloscomponentes. Paraellosehanelegidodosmodelosdiferentesdeaislamientos,diferenciandoloscolocados enlastuberíasdelcircuitoprimariodelrestodetuberíasdelainstalación.Larazónesquelas tuberíasdelprimario,ademásdequepuedentransportarfluidoamayortemperatura,se encuentranalaintemperie,porloquenecesitanunaislamientomásresistentequesoporte condicionesdetrabajomásextremas.Enlatabla16sedetallanlascaracterísticastécnicasde ambosaislamientos. Tabla16.Característicastécnicasdelaislamiento Tuberíasgenerales Tuberíascircuitosolar FabricanteArmacell Armacell ModeloAF‐Armaflex HT‐Armaflex MaterialEspumaelastomérica Espumaelastomérica Tªmaxdelfluido105ºC 150ºC Tªmindelfluido‐50ºC ‐50ºC Conductividadtérmica≤0,034W/(m∙K) ≤0,039W/(m∙K) Comoyahasidomencionado,elespesormínimodelaislamientodependedeldiámetrodela tuberíaenlaqueseinstala.Existenunosespesoresdereferenciaparaloscasosenquela conductividadtérmicadelaislamientoesde0,04W/(m∙K).Silaconductividadesdistinta, comoeselcasodelapresenteinstalación,elespesormínimopuedesercalculadoatravésde estosvaloresdereferencia,talycomosehaexplicadoenelapartado10delAnexoI.Los espesoresescogidosparacadadiámetrodetuberíaestánindicadosenlatabla17. Tabla17.Espesordelaislamientodelastuberías DN[mm] AF‐Armaflex HT‐Armaflex 1825 32 2225 32 2825 32 3527 32 4227 32 5428 32 DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  18  5.3.7.VALVULERÍAYACCESORIOS Válvulasdeseguridad: Tambiénllamadasválvulasdealivio;estándiseñadasparaliberarfluidocuandolapresión superaellímiteestablecidoyasíevitarfallosenlosequipos.Sehancolocadoenlaentradade cadabancadadecolectoressolares,enlaaspiracióndelasbombasdelcircuitosolarydela calderayenlaentradadelosacumuladores.DeacuerdoconloestablecidoenelCTE,sehan utilizadoválvulasdeltiporesorte. Válvulasdecorte: Lasválvulasdecortesehaninstaladoparainterrumpirelpasodelfluidoatravésdelas tuberías,parafacilitarlalimpieza,reparaciónosustitucióndeloselementosdelainstalación sinnecesidadderealizarelvaciadocompletodelamismaoparaestablecerotrosrecorridos distintosentareasdemantenimiento,comoelcontrolyprevencióndelegionelosis. EnbasealcriterioestablecidoporelCTEenelapartado3.4.6delDocumentoBásicoHE4,se hanelegidoválvulasdeesfera.Estetipodeválvulaconsisteenunelementoobturador formadoporunaboladeaceroinoxidable,lacualposeeunorificiodelmismodiámetroquela tuberíaenlaquesecoloca,porloque,cuandoestánabiertas,lapérdidadecargaesmínima. Sehaninstaladoválvulasdecorte:  alaentradaysalidadelasbateríasdecaptadores  enlasentradasysalidasdelosintercambiadoresydelosacumuladores  enlaaspiracióneimpulsióndelasbombas  enlosextremosdelmanómetrodelasbombas  entreotrasválvulasyaccesoriosdelainstalaciónparasudesconexión Caudalímetro: Paracontabilizarlaproducciónenergéticadelsistemasolartérmicoyasícomprobarsila aportaciónanualcumpleconelmínimoestablecidoporelCTE,sehautilizadouncaudalímetro enelcircuitoprimarioydossondasquevancolocadasalasalidayentradadelintercambiador deplacas.Estoselementosvanconectadosalacentralitadecontroldondeseguardaránlos datosyserealizaráelcálculodelaproducciónenergética,mostrandoenpantalladichovalor. Ademásdeestecaudalímetro,sehancolocadootrosmássimplesenlaentradadecada viviendaparatenerregistradoelconsumoindividualdecadapiso.   DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  19  Válvulasantirretornooderetención: Sehaninstaladoválvulasderetenciónconelfindepermitirelpasodelfluidoenunaúnica dirección,quedándosebloqueadaencasodeuncambiodesentidodelfluido.Loslugares dondesehancolocadoestasválvulassonlossiguientes: ‐ Enlatuberíadeimpulsióndetodaslasbombas.Comosehancolocadobombas idénticasenparaleloquetrabajanalternativamente,senecesitaañadirválvulasde retenciónparaevitarqueelcircuitodelabombaenmarchasecierreatravésdela bombadereserva.Enlabombadellenado,sufunciónesqueelfluidodelcircuito primarionoretornealdepósito. ‐ Aliniciodecadamontante,tantoendistribucióncomoenretorno,paraimpedir queelaguaunavezsuministradapuedavolverhaciaotrospuntosdeconsumo. ‐ Enlaentradadecadaviviendadespuésdeloscontadores,yaqueenocasionesen lasgríferíasmonomandoseponenencomunicaciónlasinstalacionesdeagua calienteyfría,provocandocirculacionesdeaguafríaporlasredesdeaguacaliente. ‐ Enlaentradadelaguaderedalcircuitoauxiliar,paraevitarqueelaguaqueyahay dentroretorneporlatuberíadeaguafríadered. Mezcladortermostático: Esteelementosehainstaladoparamezclarelaguafríaderedconelaguacalientesanitaria quesaledelacumuladorauxiliar,paraconseguirlatemperaturadeusodereferencia(45‐ 50ºC). Termómetrosysondasdetemperatura: Lostermómetrossehancolocadoenlasentradasysalidasdelosintercambiadoresdecalor, enlosacumuladoresyalcomienzodecadamontante,despuésdelaválvulaantirretorno,para lavisualizacióndelatemperaturaencadapuntoimportantedelainstalación. Lassondasdetemperaturavanatransmitirunaseñaleléctrica,quevariaráenfuncióndela temperaturacaptada,alacentralitadecontrolqueregularáelestadodelasbombas,la calderaylasválvulasmotorizadas.Sehancolocadoalasalidadeloscolectoressolares,enlos acumuladores,enelpuntomásalejadodelainstalacióndedistribucióndeACSytraslabomba deretornodeACS. Manómetro: Sehancolocadomanómetrosentrelasalidaylaentradadetodoslosgruposdebombeodela instalaciónyenlosacumuladores.Lacalderayallevasupropiomanómetroparacontrolarla presióndelcircuitoauxiliar. DISEÑOINTEGRALDEUNAINSTALACIÓNDEAGUACALIENTESANITARIACONAPORTESOLAR TÉRMICOPARAUNBLOQUEDE50VIVIENDAS MEMORIA IgnacioEzquerroVillarroya  26  9.REFERENCIASBIBLIOGRÁFICAS [1] UNE‐ENV1991‐2‐3.EUROCÓDIGO1:Basesdeproyectoyaccionesenestructuras.Parte2‐3: Accionesenestructuras.Cargasdenieve. [2] UNE‐EMV1991‐2‐4.EUROCÓDIGO1:Basesdeproyectoyaccionesenestructuras.Parte2‐3: Accionesenestructuras.Accionesdelviento. [3] PlangeneraldeordenaciónurbanadeZaragozadel2007,artículo2.2.22apartado2. [4] 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guiadoeneldesarrollodelmismo,yqueconsupropuestahaconseguidodespertarenmíun graninterésporelcampodelasenergíasrenovablesy,enespecial,delaenergíasolartérmica. Amispadres,hermanasyfamiliaengeneral,quesiemprehanestadoamiladoapoyándomey nuncahandejadodeconfiarenmí. ALidia,porsuconstanteestímuloyportransmitirmetantocariño,apoyoeilusiónenlos momentosenquelohenecesitado.  