Diseño de una instalación de energía solar por el método f-Chart. aplicación a la producción de agua caliente sanitaria en un Instituto de Educación Secundaria

DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART. APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA Trabajo de Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales Departamento de Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2015 Universidad de Sevilla Autor: Adolfo Navarro Bonsón Tutor: Francisco Javier Pino Lucena i ii Trabajo de Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART. APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA Autor: Adolfo Navarro Bonsón Tutor: Francisco Javier Pino Lucena Profesor titular Departamento de Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2015 iii iv Trabajo de Fin de Grado: DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART. APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA Autor: Adolfo Navarro Bonsón Tutor: Francisco Javier Pino Lucena El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2015 El Secretario del Tribunal v vi A mi familia. A mis compañeros y profesores, que me han acompañado durante esta experiencia. vii viii RESUMEN En el siguiente trabajo de fin de grado se tiene por objetivo el diseño de una instalación de un sistema de energía solar para la producción de agua caliente sanitaria en el edificio donde se encuentra el I.E.S Valdelagrana. Este se trata de un instituto de educación secundaria situado en la urbanización Valdelagrana, en la localidad de El Puerto de Santa María. Para su realización, en primer lugar, se ha hecho un estudio previo de la localización y el clima de la zona apoyándose en datos históricos de la localidad proporcionados por la normativa actual. Posteriormente, se ha realizado el diseño de la instalación aplicando el método f-Chart cumpliendo estrictamente la normativa del Código Técnico de la Edificación. A través del diseño se ha seleccionado la dimensión, la configuración y los equipos necesarios. Después de ello, se ha estudiado el emplazamiento y distribución de los componentes de la instalación, tanto en la cubierta como en resto del edificio, también se ha realizado el diseño del esquema de principio y la red de tuberías del sistema. A continuación, se ha definido el pliego de condiciones, tanto técnicas como facultativas, económicas y legales. Finalmente, todo lo anterior es completado con la realización del presupuesto del coste de la instalación. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 1 1. MEMORIA DESCRIPTIVA. 1.1. Introducción. A pesar de la incertidumbre actual respecto de la evolución de la economía mundial y su recuperación en el futuro, la demanda energética mundial sigue creciendo a un ritmo considerable: un 5% en el año 2010. En los escenarios elaborados por la Agencia Internacional de la Energía al año 2035, la demanda energética mundial aumentaría un tercio, básicamente en países que no pertenecen a la OCDE. Según estos escenarios, los combustibles fósiles continuarán teniendo un papel preponderante aunque se prevé que su participación global disminuya ligeramente del 81% de la energía primaria mundial en 2010 al 75% en 2035. En España, el abastecimiento energético actualmente también depende muy fuertemente del uso de combustibles fósiles, la mayoría de los cuales importados del exterior. Aunque esta situación ha ido cambiando durante la última década, aún es necesario un cambio del actual modelo energético. Es necesaria una adecuada sustitución de las energías convencionales por energías renovables prácticamente inagotables y con menos impacto medioambiental. Aunque la evaluación del potencial total de cada fuente de energía renovable es una labor compleja dada la diversa naturaleza de estos recursos. El potencial de las energías renovables en España es amplísimo y muy superior a la demanda energética nacional y a los recursos energéticos de origen fósil existentes. Las energías renovables son el principal activo energético de nuestro país. Dentro de ellas se podría decir que el potencial de la energía solar es el más elevado. Respecto a la energía solar, nuestro país, y más concretamente Andalucía por su situación y climatología, se caracteriza por un alto número de horas de sol anuales y unos niveles de irradiación solar privilegiados. Esta energía renovable es aún más interesante si tenemos en cuenta los siguientes beneficios que proporciona su uso: • Impacto ambiental mínimo comparado con las energías convencionales, reflejado principalmente en un ahorro en el consumo de energía primaria, una reducción de emisiones de CO2 y una reducción de ruidos y vibraciones en comparación con las clásicas tecnologías. • La energía solar es, a día de hoy, inagotable. • La investigación y el desarrollo de aplicaciones solares revierten directamente en el desarrollo económico y en la creación de nuevos puestos de trabajo cualificados en nuestro país. • El uso de la energía solar en lugar de las energías tradicionales supone un aumento de la independencia energética del país ante posibles crisis de los mercados internacionales energéticos, proporcionando una mayor seguridad energética. Por lo tanto, el interés en la energía solar ha aumentado considerablemente y en particular en la energía solar térmica. En la actualidad, esta última ofrece una solución idónea para la producción de agua caliente sanitaria, al ser una alternativa completamente madura y rentable. Entre las razones que hacen que esta tecnología sea muy apropiada para este tipo de usos, cabe destacar los niveles de temperaturas que se precisan alcanzar que coinciden con los más adecuados para el buen funcionamiento de los sistemas solares estándar que se comercializan en el mercado. Además, hacemos referencia a una aplicación que debe satisfacer a lo largo de todo el año, por lo que la inversión en el sistema solar se rentabilizará más rápidamente que en el caso de otros usos solares, como la calefacción, que sólo tienen utilidad durante los meses fríos. Con los sistemas de energía solar térmica hoy en día podemos cubrir el 100% de la demanda de agua caliente durante el verano y del 50 al 80% del total a lo largo del año; un porcentaje que puede ser superior en zonas con muchas horas de sol al año, como por ejemplo el sur de España. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 2 El grado de desarrollo y comercialización de estos sistemas de producción de agua caliente es tal que ha llevado a esta aplicación a convertirse en la más popular de cuantas ofrece la tecnología solar en nuestros días. Y es que su uso no sólo se limita a las viviendas unifamiliares, sino también a edificios vecinales, bloques de apartamentos, hoteles, superficies comerciales y oficinas. Esta evolución de este tipo de tecnología ha dado lugar a que a día de hoy, la normativa vigente exija que, en edificios nuevos y en rehabilitaciones en las que se prevea una demanda de agua caliente sanitaria, un porcentaje del aporte energético necesario sea cubierto mediante energía solar. Dicho porcentaje varía en función de la demanda del edificio, la zona climática en que se ubique y el tipo de fuente energética convencional a sustituir. 1.2. Objeto. A la vista de lo comentado anteriormente, podría resultar interesante la aplicación de sistemas de producción de agua caliente sanitaria, con el objetivo de mejorar la eficiencia a edificios ya existentes, ya que aparte del ahorro energético, podría reportar un ahorro económico para los usuarios. Es por ello, que el objeto de este proyecto, es el diseño y cálculo de un sistema de producción de agua caliente sanitaria, A.C.S. en adelante, para un instituto de educación secundaria situado en el Puerto de Santa María (Cádiz) mediante una instalación solar térmica a baja temperatura. En el dimensionado del presente proyecto, la evaluación energética de las posibles instalaciones será realizada mediante el empleo del método de cálculo f-Chart. Para ello se ha comprobado las distintas opciones posibles que cumplan la normativa actual, dando como resultado la que se ha pensado como la más adecuada para el edificio en cuestión. Por último, señalar que la realización de este proyecto es con fines académicos: la de servir como Trabajo Fin de Grado de la titulación Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales. 1.3. Descripción del edificio. El edificio afectado por el presente proyecto es una edificación ya existente. Se trata de un instituto de educación secundaria situado en la urbanización Valdelagrana, en la localidad de El Puerto de Santa María, una ciudad que se ubica a la ribera y desembocadura del río Guadalete, en la provincia de Cádiz. Esta ciudad se encuentra a 39 km. de la capital, a una altitud de 15 metros sobre el nivel del mar y con una latitud de 36,36° Norte y una longitud de 6,13° Oeste. La temperatura media exterior de la localidad es de 18,19 °C. El solar donde se encuentra el edificio es de forma rectangular adoptando su mayor dimensión en la dirección norte-sur. La fachada Norte linda con una zona de jardín. La fachada Este linda con las zonas de Ciudad Jardín de Baja densidad .La fachada Oeste se articula mediante una glorieta con la norte y linda con una zona residencial ya consolidada, paralela a esta vía discurre el Paseo Marítimo de Valdelagrana. La fachada Sur linda con un equipamiento deportivo, que da fachada al Parque Natural de los Toruños. El I.E.S. Valdelagrana se crea por el Decreto 512/2004 de 19 de Octubre de la Consejería de Educación (BOJA del 28) con efectos académicos y administrativos desde el curso académico 2004/05.Durante los cursos académicos 2002/03 y 2003/04 funciona como sección delegada del I.E.S. Pedro Muñoz Seca y desde el curso escolar 2004/05 como centro independiente. El instituto en cuestión, consta de las aulas propias de un instituto de dos vías y de un gimnasio con vestuarios con duchas, según el BOE nº62 del 12 de Marzo de 2010 establece que DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 3 debe haber 25 alumnos por aula, lo que da un total de 250 alumnos y 30 miembros de personal del centro (profesores, secretariado, etc.) repartidas entre las dos plantas que ocupan el centro. A parte de lo relacionado con el ámbito escolar, también cuenta con una vivienda para el conserje en el interior del edificio con tres habitaciones, que según el código técnico de la edificación equivale a 4 personas que habitan en ella. Estos números de personas en el instituto y en la vivienda, junto con los datos geográficos de la situación del edificio, serán los datos a considerar en el diseño de la instalación. Figura 1. Fotografía I.E.S Valdelagrana Este edificio cuenta con una instalación previa para la producción de agua caliente sanitaria, que no cumple la normativa actual ya que el edificio fue diseñado y construido anteriormente a la implantación de CTE actual. El edificio cuenta con un sistema convencional con el objetivo de suministrar A.C.S tanto al instituto como a la vivienda del conserje. Esta instalación está formada por: • Para los aseos del personal no docente y de minusválidos se utiliza como medio de producción de A.C.S., calentadores acumuladores eléctricos individuales de 100 y 25 litros respectivamente, suficiente para abastecer 6 y 2 duchas respectivamente. • Para las duchas de los vestuarios del gimnasio se alimentarán con A.C.S. procedente de una caldera y acumulador ubicados en el cuarto de calderas e independiente de la caldera destinada a calefacción. Siendo estos un acumulador de 450 litros y una caldera de 11.250 kcal/h. • Y por último para la producción de ACS de la vivienda del portero se realizará por acumulador de agua de gas butano. Por otro lado, el edificio cuenta también con una instalación de calefacción, formada por una caldera de calefacción de gasóleo con una potencia de 125.000 kcal/h, pero esto no será objeto de este proyecto, por lo solo se verá en aquellas cuestiones que afecten al diseño de la instalación solar. 1.4. Método de cálculo f-Chart. El método f-Chart, también conocido como el método de las curvas f, es una herramienta que permite estimar el desempeño promedio a largo plazo de un sistema solar térmico. Gracias a la exactitud de los resultados que ofrece su correcto desarrollo, el método f-Chart es uno de los más utilizados para calcular las prestaciones de los sistemas solares de baja temperatura. El método fue desarrollado por Sandford Klein de la universidad de Wisconsin en 1976.Es un método en base diaria que permite calcular el rendimiento de un sistema solar para producción DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 4 de ACS y/o calefacción a partir de valores medios diarios en base mensual. El método contempla tanto captadores de agua como de aire y está basado en principios físicos a través de números adimensionales que se obtienen de la ecuación de la energía solar captada por un captador solar. Para el dimensionado de las instalaciones de energía solar térmica se sugiere el método simplificado de las curvas f (f-Chart) que permite realizar el cálculo de la cobertura de un sistema solar, siendo ampliamente aceptado como un proceso de cálculo suficientemente exacto para largas estimaciones, no debiendo aplicarse para estimaciones de tipo semanal o diario. La precisión del método f-Chart, fue estudiada en la Universidad de Colorado mediante la comparación del desempeño real de un sistema solar térmico con el desempeño estimado por el método, obteniendo un error máximo del 5%. El resultado fue la clasificación del método f-Chart como uno de los métodos de más alto grado de fiabilidad. Para desarrollarlo se utilizan datos mensuales medios meteorológicos, siendo válido para determinar la fracción de demanda aportada por la energía solar (f) en instalaciones térmicas de todo tipo de edificios. Su aplicación sistemática consiste en identificar las variables adimensionales del sistema de captación solar y utilizar la simulación para dimensionar las correlaciones entre estas variables y el rendimiento medio del sistema para un dilatado periodo de tiempo. Este método proporciona una estimación del porcentaje de energía que es suministrado por la instalación solar del total de las necesidades energéticas. La variable principal de la que dependerá la fracción de demanda cubierta por la energía solar es el área colectora. Las variables secundarias serán el tipo de colector, la capacidad de almacenamiento, los caudales de fluido, el tamaño de los intercambiadores... El Método f-Chart obtiene el grado de cobertura mediante los parámetros adimensionales X e Y sin tener que recurrir a determinar el rendimiento del captador en cada instante. La fracción de demanda aportada por la energía solar se puede obtener a través de la función siguiente que ha sido obtenida a partir de simulaciones horarias en función de sus localizaciones con TRNSYS: f =1,029·Y − 0,065·X − 0,245·𝐘𝟐 + 0,0018·𝐗𝟐 + 0,0215·𝐘𝟑 Siendo: X: Factor de pérdidas. X=FRUL · ( Tref − Tam )· Δt · A L Y: Factor de ganancia. Y=FR(τα)m ·HI     · A·N L Siendo: ▪ A: Área de captación [m2]. ▪ HI    : radiación global diaria media mensual sobre la superficie inclinada. [J/(m2·día)] ▪ N: Número de días del mes [días/mes] ▪ L: Demanda térmica [J/mes] ▪ Δt : Periodo de tiempo considerado en segundos [s]. ▪ Tref : Temperatura de referencia, igual a 100 ˚C. ▪ Tam : Temperatura ambiente media exterior [˚C].Depende de la localidad y del mes. ▪ FRUL : Pendiente de la curva característica del captador (coeficiente global de pérdidas del captador). DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 5 ▪ FR(τα)m : Producto (τα) medio mensual del captador = 0,96 · FR(τα)n . El factor de eficiencia del captador es multiplicado por el modificador del ángulo de incidencia. Este en general se puede tomar como constante y con un valor de 0,96 para captadores de superficie transparente sencilla. Alcance del método El método f-Chart no puede abarcar todas y cada una de las condiciones presentes en un sistema de este tipo. Presenta las siguientes limitaciones, aunque como se verá más adelante algunas podrán resolverse con una serie de correcciones: • Método basado en datos diarios medios mensuales. • Considera sistemas de calefacción y producción de ACS, donde la carga de ACS es inferior al 20% de la carga de calefacción. • El método se desarrolla para un sistema base de energía solar, sin intercambiador de calor en el circuito de captación y con una capacidad de acumulación de 75 l/m2 de superficie de captación. • Considera despreciables las pérdidas en transporte y acumulación en base mensual. • No incorpora el coeficiente de pérdidas de segundo orden del captador. • No contempla que se alcance la temperatura máxima en el captador o en el acumulador. • Es válido únicamente para una configuración de sistema solar térmico. Para conocer las diferentes variables que intervienen en la función anterior hay que realizar un procedimiento de cálculo que se podría dividir en tres bloques: 1.- Datos de partida y metodología Aquí habría que fijar las variables iniciales como la localidad, datos de consumo y la inclinación y el azimut del captador. Luego habría que elegir los captadores solares de la instalación, definir como irán agrupados y el volumen de acumulación. Una vez realizado esto, debido a las limitaciones de alcance del método comentadas anteriormente, habría que realizar correcciones por caudal, por agrupación de captadores y por el intercambiador de calor que habrá en la instalación. Todas estas correcciones habría que hacerla en el orden en el que se explican y modificarán a distintos parámetros. Para cada corrección se utilizarán los parámetros obtenidos de la corrección anterior. • Corrección por caudal Esta corrección habría que hacerla siempre y cuando el caudal másico o el fluido caloportador que circula por los captadores sean distintos que con los que se ensayaron los captadores. Esta corrección afectaría al factor de evacuación del calor. Figura 2. Gráfica de corrección por caudal. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 6 CM=FR FRENSAYO • Corrección por agrupación de captadores. Esta corrección habría que hacerla cuando haya conectados captadores en serie, ya que la temperatura de salida del fluido del captador afectará al siguiente captador conectado en serie (siendo N el número de captadores conectados en serie). Esta corrección afectaría al factor de evacuación del calor. K=FRUL G·cp CA=1−(1−K)N N·A Siendo: ▪ G: Caudal específico [kg/(s·m2)]. • Corrección por intercambiador de calor en el circuito de captación. Esta corrección habría que hacerla cuando haya en la instalación un intercambiador. Incorporar un intercambiador obliga a que la temperatura de salida del fluido del captador sea mayor y penaliza su rendimiento. CA=[1+FRUL·A Mp·cpp ·( Mp·cpp ε·Mmin·cp,min−1)]−1 Siendo: ▪ Mp·cpp: Capacidad calorífica del fluido del circuito primario [W/K] ▪ Mmin·cp,min: Capacidad calorífica mínima de los fluidos en el intercambiador [W/K] ▪ ε: Rendimiento del intercambiador Por último también habría que realizar una corrección por ángulo de incidencia pero esta se incorporará en el factor de ganancias Y al multiplicar por 0,96 al factor de eficiencia del captador como se comentó anteriormente. 2.- Para cada mes. En este bloque habría que partir de lo calculado anteriormente y de los datos diarios mensuales. Esta parte solo es aplicable para sistemas de calefacción y producción de ACS, con la demanda de ACS inferior al 20% de la demanda de calefacción. También se considera un sistema base de energía solar sin intercambiador de calor en el circuito de captación y con una acumulación de 75 l/m2 de superficie de captación. Por último, se considerará la hipótesis de que las pérdidas y la variación de energía acumuladas son despreciables en base mensual. La secuencia de cálculo se podría dividir también en tres partes: La primera parte de la secuencia que se puede seguir en el cálculo es la siguiente:  Determinación de la carga energética para el calentamiento de agua destinada a la producción de ACS o calefacción. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 7  Cálculo de la radiación solar incidente en la superficie inclinada del captador o captadores.  Cálculo del parámetro X/A.  Cálculo del parámetro Y/A. La segunda parte consistiría en realizar una serie de correcciones para adaptar el método f- Chart a la instalación a estudiar. Estas correcciones serían:  Corrección por la capacidad de almacenamiento si V ≠ 75 l/m2 Esta corrección es debida a que el método se desarrolló para una capacidad de acumulación de 75 l/m2. Si la u es diferente, se corrige el factor de pérdidas adimensional X mediante la ecuación: XcX ⁄=( V75 ⁄ )−0,25 Si 37,5 < V < 300  Corrección por consumo de A.C.S. si Lacs > 0,2·Lcalef El método se desarrolló para instalaciones donde la demanda de A.C.S. es inferior al 20% de la demanda de calefacción. Si este porcentaje es superior, se corrige el factor de pérdidas adimensional X mediante la ecuación: XcX ⁄= 11,6+1,18·Tac+3,86·Taf−2,32·Tam (100−Tam) Siendo: ▪ Tac : Temperatura de preparación del agua caliente [˚C]. ▪ Taf : Temperatura del agua fría [˚C].Depende de la localidad y del mes. ▪ Tam : Temperatura ambiente media exterior [˚C].Depende de la localidad y del mes. La tercera parte de la secuencia de cálculo consiste:  Selección de una superficie de captación: A  Cálculo del parámetro X  Cálculo del parámetro Y  Obtención de la fracción de demanda aportada por la energía solar mensual (fmes). 3.- Para el año completo. Aquí se calcularía la fracción de demanda aportada por la energía solar en base anual (fanual). Una vez calculadas todas las fracciones de demanda para los diferentes meses del año, se hará una media ponderada con estas para calcular la fracción de demanda anual. Esto se hará para diferentes superficies, repitiendo todo el proceso comentado anteriormente para cada una de ellas y así optimizar el tamaño final de la instalación. Rango de variación de los parámetros de diseño • Orientación captadores solares: Sur ± 15˚ • Inclinación de captadores solares: Latitud ± 15˚ • Caudal de circulación en captadores: 0,01 a 0,02 l/(s· m2) • Efectividad intercambiador circuito primario: > 0,7 • Capacidad de almacenamiento (75 l/m2): 50 a 100 l/m2 DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 8 1.5. Descripción de la instalación. 1.5.1. General Todas las instalaciones para la producción de agua caliente sanitaria tienen una serie de elementos comunes y tienen el mismo principio de funcionamiento independientemente de la distribución y su tamaño dentro del edificio en el que se quiera instalar. A continuación, se describe el funcionamiento y los sistemas principales que conforman la instalación. Para ello en la siguiente figura se muestra un esquema general de la instalación. (Véase Plano 5.3.1: Diagrama de principio). Figura 3. Esquema general de la instalación. Analizando la instalación en funcionamiento, es decir, en régimen permanente y no en el momento del comienzo o del final de uso, la explicación simplificada de la instalación es la siguiente: • El sistema consta de dos circuitos principales, circuito primario (solar) y circuito secundario (auxiliar), por los que circulan dos fluidos que en ningún momento se mezclan, y un tercer circuito de distribución para consumo (circuito de apoyo). • La radiación solar llega a los captadores solares. Una parte de esta radiación será utilizada para calentar el fluido que va por el interior de los captadores y la parte restante serán pérdidas. El líquido que circula por los captadores se calienta desde Tfe hasta Tfs mediante el calor útil. • El fluido que circula por los captadores calienta, mediante un intercambiador de calor, el agua que viene del depósito de acumulación. En el depósito se produce una mezcla del agua fría que viene de la red y el agua caliente procedente del intercambiador de calor. El balance de energía en el depósito de acumulación define su temperatura media. Mediante la estratificación se puede calcular la temperatura de consumo. • El caudal de consumo estará definido por la demanda requerida y por el número de horas de sol de la región donde esté situada la instalación. • Una vez que se tiene una temperatura de consumo, es necesario utilizar elementos auxiliares, como una caldera, para llegar a la temperatura de suministro del edificio. Las características de la instalación solar son las siguientes: • Principio de circulación: instalación con circulación forzada, el fluido circula impulsado por una bomba. • Sistema de transferencia de calor entre los captadores y el acumulador solar: instalación con el intercambiador de calor independiente. • Sistema de energía auxiliar: instalación con sistema de energía auxiliar en línea distribuido. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 9 • Aplicación: instalación de producción de agua caliente para uso sanitario. Circuito primario o solar Figura 4. Esquema básico del circuito solar o primario. El circuito solar o primario es el que engloba el sistema de captación y parte del intercambiador de calor. El fluido caloportador circula por dicho circuito y es el encargado de transferir la energía térmica obtenida en los captadores por medio de la radiación solar al circuito secundario a través del intercambiador de calor. Por ello el diseño seleccionado para el circuito primario se basa en la idea de forzar la circulación del fluido mediante una bomba eléctrica, que si bien encarece la instalación, permite obtener una protección contra heladas al utilizar como fluido caloportador líquidos de bajo punto de congelación y controlar la transferencia térmica entre captación y acumulación. Además de la bomba eléctrica en el circuito primario se coloca un vaso de expansión que absorbe la dilatación de volumen sufrida por el fluido debido a los cambios de temperatura. Circuito secundario o auxiliar El circuito auxiliar es el encargado de calentar en el intercambiador de calor el agua de red, para suministrarlo al sistema de preparación de A.C.S. del edificio (sistema de apoyo). El fluido que circula por el circuito auxiliar es el agua proveniente de la red que entra en el acumulador solar. El fluido de la parte baja de dicho acumulador es impulsado por la bomba hacia el intercambiador de calor, donde capta la energía del circuito solar y vuelve a entrar en el depósito. En la parte superior del depósito existe una salida de agua que se dirige hacia el sistema de apoyo. Figura 5. Esquema básico del circuito secundario o auxiliar. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 10 Cuando el fluido caloportador que circula por los captadores ha visto incrementada su temperatura, pasa por el intercambiador de calor, calentando el agua que viene del depósito de acumulación. El agua calentada circulará hacia el depósito de acumulación donde se mezclará con el agua fría de la red quedando almacenada en el interior del mismo. La acumulación del agua calentada por los captadores solares permite almacenar energía durante los periodos en los que la captación solar es elevada (por ejemplo, durante las horas centrales del día) para su consumo cuando se producen picos de demanda (por ejemplo, al final de la tarde o a primera hora de la mañana). Además, la acumulación de agua permite reducir la temperatura media de funcionamiento de los captadores solares. El rendimiento energético de un captador solar disminuye cuando aumenta su temperatura de funcionamiento. En consecuencia, un volumen de acumulación suficiente permitirá aumentar la producción energética anual de la instalación solar. 1.5.2. Diagrama de principio y elementos de la instalación. A continuación se muestra un esquema de la instalación para el edificio de este proyecto. En ese diagrama se verán reflejados los elementos comentados anteriormente con el complemento de algunos elementos no descritos (Véase en la figura 6 o en el plano 5.3.1: Diagrama de principio). Los componentes más importantes de los que consta la instalación son y que están incluidos en el esquema de principio son: • Sistema de captación solar. • Sistema de acumulación • Sistema de intercambio de calor. • Sistema auxiliar. • Sistema de transporte. • Sistema de control. • Sistema de expansión A continuación se van a describir los diferentes elementos que conforman la instalación diseñada que está representada mediante el esquema de principio. Sistema de captación solar. Los llamados captadores solares son los encargados de la captación de la energía solar, por el interior de ellos circula un fluido (normalmente agua o aire) que absorbe la energía irradiada por el sol. Es el elemento básico de los sistemas solares térmicos. En una primera clasificación, los captadores solares se pueden dividir según el tipo de aprovechamiento que se realice de la energía, en el caso de este proyecto se clasificaría dentro de los sistemas a baja temperatura, es decir, en aquellos sistemas que normalmente proporcionan calor a temperatura inferior a 100ºC. El principio de funcionamiento del captador solar se basa en una “trampa de calor” que conjuga el “efecto de cuerpo negro” con el “efecto invernadero”. Gracias a este sistema de captación se consigue absorber la mayor parte de la radiación solar que llega hasta la superficie y devolver la menos posible. En ese proceso, la radiación solar, de longitud de onda corta, atraviesa la cubierta transparente e incide sobre el absorbedor aumentando su temperatura. De esta forma el absorbedor al calentarse emite radiación de onda larga (IR) la cual queda retenida por la cubierta que es opaca a este tipo de radiación. De esta forma se produce una acumulación de calor que se transfiere al fluido caloportador. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 17 • Mantener en el punto más elevado del sistema una presión superior a la atmosférica, para evitar entradas de aire y favorecer su salida en los puntos de purga de aire. • Evitar la posible formación de vapor de agua en los puntos más calientes de la red. • Eliminar la posibilidad de fenómenos de cavitación en la aspiración de la bomba. Se ha elegido una presión mínima de trabajo de 2,5 bar. El valor máximo de la presión, producido por la expansión del fluido cuando alcanza la temperatura más elevada estará limitado a un valor inferior a la presión máxima de trabajo del circuito, 5 bar. El exceso de volumen de fluido en el circuito, resultado del aumento de temperatura del valor mínimo al máximo, debe ser almacenado en su totalidad en el depósito de expansión. Cuando la temperatura disminuya, el fluido almacenado será restituido, total o parcialmente, al circuito. Si no se almacenara el exceso de volumen en su totalidad durante la expansión, la renovación periódica del circuito conduciría a un aumento de la concentración de oxígeno y sales. 1.6. Descripción de la sala de máquinas. La sala de máquinas o central térmica es el local donde se produce la energía térmica necesaria para abastecer de agua caliente a todo el edificio, tanto para consumo como para calefacción. La sala de calderas estará situada en el local anexo al recinto deportivo, en planta baja con una superficie de 20,30 m2. Tiene un doble acceso desde el espacio exterior a través de puertas metálicas con rejillas de ventilación y abrirán hacia fuera. No tiene ninguna abertura o forma de ventilación que comunique con otro local. Para ello cuenta con dos calderas de agua caliente una para A.C.S y otra para calefacción, con sus respectivos acumuladores. La primera caldera es de una caldera de 11.250 kcal/h. y con un acumulador de 450 litros .Por otro lado la caldera de calefacción es una caldera presurizada de chapa de acero para gasóleo, con una potencia de 125.000 kcal/h. El combustible empleado es almacenado en tanque enterrado junto al cerramiento de la parcela de la fachada oeste, por lo que no afectará a la distribución de la sala de máquinas. También se considerará como sala de máquinas el almacén, con una superficie de 22,98 m2, donde irán situados los dos depósitos de acumulación de A.C.S. de 3500 litros de capacidad que reciben el agua caliente del intercambiador de calor que la instalación de energía solar térmica para producción de agua caliente sanitaria en un instituto su vez lo reciben de las calderas, y que sirven para mantener el volumen de 7000 litros de agua caliente a unos 60 °C, cumpliendo con la normativa antilegionela existente. El reparto de agua caliente a los diferentes puntos de consumo se produce por medio del sistema de distribución, compuesto por bombas de distribución y la red de tuberías de distribución. El sistema de producción y acumulación de A.C.S. actual se verá complementado por el sistema de generación de agua caliente por medio del campo solar que se instalará en el instituto. Se deberán realizar pequeñas modificaciones en las interconexiones de los subsistemas para adaptar la instalación existente al nuevo esquema de principio que regirá la producción de A.C.S. Por otro lado, el sistema de distribución se mantiene sin sufrir modificaciones debidas a la instalación de los nuevos equipos. Los nuevos equipos a instalar en la sala de máquinas y en el almacén son los correspondientes al circuito solar: los dos acumuladores solares, el intercambiador de placas para transferir el calor desde el campo de captadores solares hasta el circuito de acumulación, el vaso de expansión y dos grupos de bombeo, uno para el circuito primario y otro para el circuito secundario. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 18 La situación y distribución de los distintos equipos en la sala de calderas se refleja en los planos correspondientes. Las distancias entre calderas y demás equipos serán suficientes como para permitir la realización adecuada de todas las operaciones, mantenimiento y la accesibilidad de la maquinaria en todas sus partes. 1.7. Características técnicas de los equipos. 1.7.1. Captadores solares. Para esta instalación de A.C.S. se han escogido un total de 48 captadores. Los captadores de placa plana escogidos para la instalación son de la marca Termicol, modelo T20US y sus características son las siguientes: Componentes del captador • Absorbedor: formado por un emparrillado de tubos de cobre con aletas de aluminio soldadas por ultrasonidos y soldados a dos tubos colectores superior e inferior. La unión entre tubos está realizada por soldadura fuerte por capilaridad con aportación de material de alto punto de fusión. La unión de las aletas y los tubos está realizada mediante soldadura por ultrasonidos. El tratamiento superficial que se aplica en los modelos T20US, T25US, T20USH y T25USH es del tipo ultraselectivo. • Cubierta transparente: vidrio templado extraclaro de 3,2 mm. de espesor, con bajo contenido en hierro y transmisividad superior al 90%. • Carcasa: formada por perfiles de aluminio, con pliegues en los bordes y esquineras de cierre que aseguran la estanqueidad del conjunto. • Aislamiento térmico: lana de roca semirígida de 40 mm. de espesor. • Cerramiento: Junta de EPDM. • Conexiones: la unión entre captadores se realiza mediante un enlace cónico de 3 piezas, incorporado al panel y preparado para unirse sin juntas ni teflón. • Caja contenedora: Carcasa de aluminio anodizado natural fuertemente aislada. Datos técnicos • Dimensiones totales: 2130 x 970 x 83 mm. • Superficie útil de captación: 1,9 m2. • Volumen del fluido contenido: 1,02 litros • Peso del captador en vacío: 37 kg. • Presión máxima de trabajo: 6,08 bar. • Rendimiento óptico (η0): 78,10%. • Factor lineal de pérdidas (a01): 3,83 W/(m2·K). • Curva de rendimiento: η=0,801−3,93·T T=Te−Ta G ▪ Te Temperatura entrada al captador [ ºC ] ▪ Ta = Temperatura ambiente [ ºC ] ▪ G = Radiación solar [ 1000 W/m2 ] • Curva de pérdida de carga: Δp [mbar]=0,0295 ·x2+1,1567·x−0,1994 DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 19  x = caudal [kg/min] 1.7.2. Acumuladores solares. Los acumuladores solares escogidos para la instalación, como se había comentado anteriormente, son dos depósitos de 3500 l de capacidad cada uno, marca Saunier Duval y modelo BDLN-3500, conectados en serie, con una capacidad total de 7000 l. La gama BDLN son depósitos sin serpentín, para acumulación de agua caliente o fría en circuito cerrado en instalación vertical sobre suelo. Están fabricados en acero al carbono, todos ellos cuentan con aislamiento térmico en poliuretano inyectado en molde. Dispone de las conexiones necesarias para la producción de A.C.S. a través de un intercambiador de placas y/o resistencias eléctricas de calentamiento. En la siguiente figura se muestra un esquema del acumulador: Figura 9. Esquema acumulador solar Datos técnicos • Cota A: Diámetro exterior: 1660 mm. • Cota B: Longitud total: 2580 mm. • Tª max. depósito A.C.S.:100 ˚C. • Presión máx. depósito A.C.S.: 6 bar. • Peso en vacío: 576 kg. 1.7.3. Intercambiador de calor. El intercambiador elegido para la transmisión de energía entre el circuito primario y el secundario será un intercambiador de placa de la marca Fagor, modelo IP-75, cuyas principales características técnicas son las siguientes: • Número de placas: 30. • Área de intercambio: 1,4 m2. • Potencia de intercambio: 66,47 kW. • Dirección relativa de los fluidos: A contracorriente. • Dimensiones: 127 x 111x 526 mm. • Peso en vacío: 8,8 kg. Circuito primario • Fluido: 30 % Prop.glycol. • Caudal máximo: 3810 l/h. • Salto térmico: 75-59 ºC. • Pérdida de carga: 17,4 kPa. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 20 Circuito secundario • Fluido: Agua. • Caudal máximo: 3631 l/h. • Salto térmico: 50 - 66 ºC. • Pérdida de carga: 18,3 kPa. 1.7.4. Bombas del circuito solar. Para el circuito solar primario se han elegido dos bombas marca Grundfos modelo MAGNA1 25-80 con las siguientes características técnicas: • Caudal de diseño: 2,85 m3/h. • Altura de diseño: 6,55 m.c.a. • Material: Fundición. • Tensión nominal: 1 x 230 V ± 10 % 50/60 Hz, PE. • Temperatura del líquido: De -10° C a +110° C. • Temperatura ambiente: De 0° C a +40° C. • Presión máxima: 16 bar. • Peso neto: 4,4 kg. • Peso bruto: 5,4 kg. • Volumen de transporte: 0,012 m3. • Valores IEE específicos: 0,20. • Potencia absorbida: 125 W. Figura 10. Curva Potencia bomba circuito primario. En la figura 11 se muestran las curvas altura-caudal y en la figura 12 un esquema de la bomba con las dimensiones. Figura 11. Curva característica bomba circuito primario DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 21 Figura 12. Esquema y dimensiones bomba circuito primario. Para el grupo de bombeo del secundario se han elegido dos bombas marca Grundfos modelo MAGNA1 25-40 con las siguientes características técnicas: • Caudal de diseño: 1,47 m3/h. • Altura de diseño: 3,32 m.c.a. • Material: Fundición. • Tensión nominal: 1 x 230 V ± 10 % 50/60 Hz, PE. • Temperatura del líquido: +2°C a +110°C. • Temperatura ambiente: De 0° C a +40° C. • Presión máxima: 10 bar. • Peso neto: 4,4 kg. • Peso bruto: 5,4 kg. • Volumen de transporte: 0,012 m3. • Valores IEE específicos: 0,22. • Potencia absorbida: 55 W. Figura 13. Curva Potencia bomba circuito secundario. En la figura 14 se muestran las curvas altura-caudal y en la figura 15 un esquema de las bombas: Figura 14. Curva característica bomba circuito secundario. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 22 Figura 15. Esquema y dimensiones bomba circuito secundario. 1.7.5. Vaso de expansión. Se proyecta instalar un vaso de expansión en el circuito solar primario para absorber las variaciones de volumen de fluido caloportador que se puedan producir en el circuito cerrado, marca Direnova Solar 18 para A.C.S. de 18 litros. Sus características son las siguientes: • Vaso de expansión para sistemas solares con membrana intercambiable. • Se suministran con brida en acero cincado con protección interior de PP. Se suministran precargados. • Brida con protección interna de polipropileno. • Pmax: 10 bar. • Temperatura sistema: -10ºC a +100ºC (punta 130ºC). • Capacidad: 18 litros. • Precarga: 2,5 bar. • Color: Rojo. • Directiva: PED 97/23/CE. En la siguiente figura aparece el vaso de expansión y un esquema del equipo: Figura 16. Fotografía y dimensiones vaso de expansión. Dimensiones: • A: 380 mm. • B: Ø 260 mm. • D (orificio de conexión): Ø 3/4”. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 23 1.7.6. Sistema de control y regulación. El sistema de regulación elegido es del fabricante VIESSMAN modelo Vitosolic 200. (Figura 17) Figura 17 .Fotografía y dimensiones del modelo Vitosolic 200. Estructura La regulación incluye: • Sistema electrónico. • Indicación digital. • Teclas de ajuste. • Bornas de conexión: • Sondas. • Célula solar. • Bombas. • Entradas del contador de impulsos para la conexión de medidores de volumen. • BUS KM. • Dispositivo de aviso colectivo de averías. • BUS V para registrador de datos y/o instrumento para lectura a gran distancia. • Conexión a la red eléctrica (interruptor de alimentación que ha de proporcionar el instalador/la empresa instaladora). • Relé para activar las bombas. Funciones: • Conexión de la bomba del circuito de energía solar para producción de A.C.S y calentamiento del agua de piscinas y de otros consumidores. • Limitación electrónica de la temperatura en el acumulador de A.C.S. (desconexión de seguridad a 90°C). • Desconexión de seguridad de los captadores. • Balance térmico: • Medición de la temperatura diferencial e introducción del caudal volumétrico. • Set de ampliación del calorímetro con medidor de volumen y dos sondas de temperatura. • Indicación de las horas de servicio de la bomba del circuito de energía solar. • Conmutación by‐pass con sonda de temperatura del captador y sonda by‐pass o con sonda de temperatura del captador y célula solar para mejorar el comportamiento de arranque de la instalación. A continuación se muestran los datos técnicos: DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 24 • Tensión nominal 230 V • Frecuencia nominal 50 Hz • Intensidad nominal 6 A • Potencia consumida 6 W • Clase de protección II • Tipo de protección IP 20 • Modo de operación 1B según EN60730-1 • Temp. Amb admisible 0 a + 40 ºC • Capacidad de carga nominal de las salidas de relé • Relé semiconductor 1 a 4 0.5 A • Relé 5 a 7 4(2) A. 230V • Total max 6 A. • Sonda de temp. Captador • Modelo de sonda Pt500 • Tipo de protección IP 32 • Temp. Amb admisible de -20 a 180 ºC • Sonda de temp. Interacumulador • Modelo de sonda Pt500 • Tipo de protección IP 32 • Temp. Amb admisible 0 a + 90 ºC 1.8. Cumplimiento de la normativa. 1.8.1. Cumplimiento del código técnico de la edificación- HE4. 1.8.1.1. Cumplimiento de la contribución solar mínima (Apartado 2.2.1.5). La ciudad de El Puerto de Santa María está englobada, según el código técnico de la edificacón-HE4, a partir de ahora CTE-HE4, en la zona climática V. Por lo tanto, la instalación debido a la demanda de A.C.S tiene que cumplir una fracción solar mínima del 70%. Según el diseño de la instalación objeto del presente proyecto, la fracción de demanda aportada por la energía solar es del 72,30% por lo que cumple la exigencia de la contribución solar mínima. 1.8.1.2. Cumplimiento del exceso de contribución solar (Apartado 2.2.1.5). Según el diseño de la instalación, ningún mes del año se supera una fracción solar del 110%. Además, no se supera el 100% de la contribución solar en ninguno de los meses del año. Por lo tanto no es necesario tomar medidas para evitar sobrecalentamientos ni la instalación de equipos para evacuar el excedente de energía. 1.8.1.3. Cumplimiento del límite de pérdidas (Apartado 2.2.1.4). El campo solar de la presente instalación tiene una disposición de los captadores de tipo general, por lo que no debe exceder el 10% de pérdidas por orientación e inclinación, un 10% de pérdidas por sombras, y un 15% de pérdidas totales. En la figura 18 se muestra un gráfico del porcentaje de aprovechamiento solar de una instalación debido a la orientación e inclinación de los captadores solares. El campo solar de la instalación objeto de este proyecto se ha diseñado con una orientación de 11º Este y una inclinación de 36º con respecto a la horizontal. Situando ese punto en el gráfico de la figura 18 (punto verde) se puede observar que se tiene un aprovechamiento solar mínimo del 95% con DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 25 respecto a orientación sur e inclinación óptima, o lo que es lo mismo, un máximo de un 5% de pérdidas por orientación e inclinación, al ser de tipo general ya cumpliría con las especificaciones del CTE. Figura 18. Gráfico de pérdidas en función en función del ángulo de acimut. Debido a que todos los edificios que rodean al instituto tienen menor altura que la cubierta donde está situado el campo de captación, no se producen sombras en los captadores y por consecuencia no se producen pérdidas por sombras. Todo lo comentado anteriormente se comprueba de manera numérica en el apartado x, donde se realiza el cálculo del porcentaje de pérdidas. Dando como resultado unas pérdidas de 0,43%, este valor queda muy por debajo del máximo permitido para el caso general, por lo que las pérdidas por orientación e inclinación son correctas y la instalación cumple los requisitos. Por lo tanto el total de pérdidas es inferior a los límites establecidos por el CTE. 1.8.2. Cumplimiento del RITE. 1.8.2.1. Cumplimiento de la IT 1.1.4.3.1. “Preparación de agua caliente para usos sanitarios”. El agua caliente para usos sanitarios se preparará a la temperatura mínima que resulte compatible con su uso considerando las pérdidas en la red de distribución. Al tratarse de un edificio sanitario público, se ha tenido en cuenta los criterios de la “Guía para la prevención y control de la legionelosis en instalaciones térmicas” del Ministerio de Sanidad. De esta forma la temperatura de almacenamiento final del agua caliente no se situará nunca por debajo de los 60ºC para evitar la proliferación de la bacteria. Además, el sistema de calentamiento de la instalación, ya sea únicamente el sistema solar o ayudándose con el auxiliar, será capaz de llevar la temperatura del agua hasta los 70ºC de forma periódica para su desinfección. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 26 1.8.2.2. Cumplimiento de la IT 1.2.4.2.1. “Aislamiento térmico”. Todas las tuberías, accesorios y equipos de la instalación estarán aislados térmicamente. Así se evitan consumos energéticos superfluos y los fluidos caloportadores llegan a las unidades terminales con una temperatura próxima a la de salida de producción. Los espesores de los aislamientos, que aparecen calculados en el apartado 2.2.3. del presente proyecto, cumplen las especificaciones establecidas en el RITE. Para evitar la congelación del agua en tuberías expuestas a temperaturas menores que la de su punto de fusión se recurre al empleo de una mezcla de agua con anticongelante. 1.8.2.3. Cumplimiento de la IT 1.3.4.4.5. “Medición”. La instalación dispone de la instrumentación de medida suficiente para la supervisión de las magnitudes que intervienen de forma fundamental en el funcionamiento de la misma: presión y temperatura. Esta instrumentación se basa en termómetros, termostatos y manómetros. Los instrumentos de medida se sitúan en lugares visibles y fácilmente medibles para su lectura. Los sensores de temperatura en el circuito de agua penetran en el interior de la tubería a través de una vaina de una sustancia conductora del calor. Los instrumentos de medición de los que consta la instalación son los siguientes: • Un manómetro en el vaso de expansión cerrado, situado en el circuito primario del sistema solar. • Un manómetro en la aspiración y otro en la descarga de las bombas, para una lectura diferencial de la presión. • Termómetros y manómetros a la entrada y la salida del intercambiador de calor. • Termómetros en la salida de acumulación solar y en la entrada de los depósitos de agua caliente sanitaria. 1.8.2.4. Cumplimiento de la IT 2.3.3. “Sistemas de distribución de agua”. Los diferentes ramales del subsistema solar primario están conectados de forma que el circuito queda equilibrado hidráulicamente con retorno invertido. Las tuberías estarán situadas en lugares donde sean accesibles a lo largo de su recorrido facilitando su inspección, sobre todo en los tramos principales y de sus accesorios. 1.8.2.5. Cumplimiento de la IT 2.3.4. “Control automático”. Los sistemas de control del sistema solar aparecen descritos en el apartado 1.5.2. del presente documento, los cuales cumplen con los requisitos exigibles por la norma: control y limitación de la temperatura. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 33 MES 𝐇 𝐠,𝐈𝐍𝐂 [MJ/(𝐦𝟐·𝐝í𝐚)] ENERO 14,28 FEBRERO 16,93 MARZO 19,51 ABRIL 20,58 MAYO 21,86 JUNIO 21,97 JULIO 23,27 AGOSTO 24,18 SEPTIEMBRE 21,85 OCTUBRE 19,87 NOVIEMBRE 15,73 DICIEMBRE 13,43 PROMEDIO 19,47 Tabla 4. Radiación global sup.inclinada media diaria a lo largo del año. Figura 21. Radiación global sup.inclinada media diaria a lo largo del año. A la vista de los resultados y del promedio, se puede decir que la localización del edificio es una zona V según la clasificación hecha por el CTE-HE 4. 2.2.3. Datos de consumo de A.C.S. 2.2.3.1. Temperaturas medias mensuales del agua de red. Se representan, por último, los datos de temperatura media mensuales del agua fría procedente de la red de abastecimiento de la localidad (Tabla 5 y Figura 22). Estos datos se han obtenido del CTE-HE4 y de la norma UNE 94002:2005 y en ellos se dice que en los casos en los que la localidad no coincida con la capital de provincia se corregirá la temperatura ambiente diaria media mensual (Taf,Y) según la temperatura de la capital de provincia (Taf,CP) y la diferencia de altura con respecto a esta (Δz = Altura de la localidad –Altura de la Capital de provincia) mediante la siguiente expresión: Taf,Y = Taf,CP – B· Δz 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 𝐇 𝐠,𝐈𝐍𝐂[MJ/𝐦^𝟐] DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 34 Donde: • B = 0,0066 para los meses de Octubre a Marzo; • B = 0,0033 para los meses de Abril a Septiembre. Por lo tanto, los datos de temperatura media mensuales del agua fría también han sido corregidos, según dice dicha norma, respecto a la altitud de la localidad donde se encuentra el edificio, ya que esta no es capital de provincia. Estando Cádiz, la capital de provincia, a una altura de 4 m sobre el nivel del mar y El Puerto de Santa María a 15 m. MES T.REF AGUA FRÍA CADIZ [ºC] T.REF AGUA FRÍA VALDELAGRANA [ºC] ENERO 12,00 11,93 FEBRERO 12,00 11,93 MARZO 13,00 12,93 ABRIL 14,00 13,96 MAYO 16,00 15,96 JUNIO 18,00 17,96 JULIO 19,00 18,96 AGOSTO 20,00 19,96 SEPTIEMBRE 19,00 18,96 OCTUBRE 17,00 16,93 NOVIEMBRE 14,00 13,93 DICIEMBRE 12,00 11,93 PROMEDIO 15,52 15,47 Tabla 5. Temperatura de agua fría de red a lo largo del año. Figura 22. Temperatura de agua fría de red a lo largo de un año. 2.2.3.2. Cálculo del consumo. Para la estimación del consumo de agua de agua caliente sanitaria del edificio objeto de estudio de este trabajo, habría que dividirlo en dos partes. Una primera formada por el instituto y otra parte que sería la vivienda, en ambas se ha seguido los criterios tomados del CTE-HE 4 y que el porcentaje de ocupación en las dos partes será del 100% durante todo el año. 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 T.AGUA FRÍA RED [°C ] DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 35 Para un instituto con duchas, según el CTE el consumo sería de 21 l/persona·día. En esta parte del edificio se estima por el número de personas, que serían 280 personas. Por lo que el consumo diario máximo de A.C.S. será de: Dinst = 21 [ lpersona · día ⁄] · 280 [ personas ] = 5880 ldía ⁄ La temperatura de referencia también se tomará del CTE-HE 4, siendo de 60 ºC. Para la vivienda, primero habría que mirar el número de dormitorios para saber el número de personas, en este caso habría un total de 3 dormitorios. Siguiendo el procedimiento especificado por el CTE, el número de personas por vivienda se determina de la siguiente tabla: Tabla 6. Demanda de consumo por número de dormitorios por vivienda. Por tanto, la vivienda del edificio tiene una ocupación equivalente a 4 personas. Según las especificaciones del CTE, el ratio a aplicar para el cálculo de la demanda es de 28 litros/persona·día (a una Tª de referencia de 60 °C) para una vivienda. Por lo que el consumo diario máximo de A.C.S. será de: Dviv = 28 [ lpersona · día ⁄] · 4 [ personas ] = 112 ldía ⁄ Una vez calculado las demandas de las diferentes partes se podría calcular la total del edificio. Por lo que el consumo diario máximo total de A.C.S. será de: DTOTAL =Dinst+ Dviv =5992 ldía ⁄ 2.2. Dimensionamiento. 2.2.1. Sistema de captación de energía solar. 2.2.1.1. Análisis paramétrico previo. Antes del cálculo y dimensionado de los diferentes componentes que conforman instalación de producción de A.C.S. se ha realizado un estudio de la influencia de los principales parámetros que caracterizan el sistema de energía térmica de baja temperatura en el comportamiento de este. El estudio paramétrico será realizado mediante la herramienta informática EES en el cual se han incluido las distintas ecuaciones y variables que intervienen en el funcionamiento de este y se han ido variando los dichos los parámetros comentados anteriormente. Los parámetros evaluados son los siguientes: • Número de captadores. • Superficie de captación. • Volumen de acumulación en el circuito solar. • Conexión serie/paralelo de los captadores. • Inclinación de los captadores. • Orientación del campo de captadores. Para el estudio paramétrico se han escogido unos valores iniciales para los parámetros anteriores. Los valores de partida de dichos parámetros son los siguientes: • Datos del captador: Número de Dormitorios 1 2 3 4 5 6 7 Número de Personas 1,5 3 4 6 7 8 9 DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 36 • FR(τα)n : 0,781 • FRUL: 3,83 W/(m2·K) • Número de captadores: 42 • Superficie de captación: 78,8 m2 • Fluidos que circulan por la instalación: • Circuito Primario: Agua con 30% Propilenglicol • Circuito Secundario: Agua • Caudal de circulación en captadores: 0,018 l/(s· m2) • Relación volumen de acumulación – superficie de captación: 75 l/m2 • Rendimiento del intercambiador: 80% • Orientación del campo de captadores: 11º sur-este • Inclinación de los captadores: 36º • Conexión de los captadores en serie 2. El parámetro principal usado para caracterizar el comportamiento de la instalación de producción de A.C.S. será la fracción de demanda aportada por la energía solar (f), definida como: f=QT L Siendo: • QT: Energía solar útil captada. • L: Demanda térmica. En los diferentes estudios paramétricos se han aplicado las correspondientes correcciones comentadas en la explicación del método empleada (f-Chart). 2.2.1.1.1 Superficie de captación. El primer parámetro a estudiar es la superficie de captación solar. Para ello se ha variado dicho parámetro desde un valor de 50 m2 hasta un valor de 150 m2. Los demás parámetros se mantienen en su valor de partida. Esto nos permitirá ver como varía la fracción de demanda aportada por la energía solar en función del área de captación. Se ha calculado también el número de captadores que corresponden a esa área. Simulando se obtienen los siguientes valores: A [m2] 𝐟𝐓𝐎𝐓𝐀𝐋 [%] 50 46,27 60 53,48 70 60,09 80 66,12 90 71,59 100 76,55 110 81,02 120 85,02 130 88,6 140 91,77 150 94,58 Tabla 7. f en función del área de captación. Representando gráficamente los resultados numéricos de la tabla anterior se obtiene la siguiente: DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 37 Figura 23. f en función del área de captación. A la vista de esta gráfica se puede apreciar que el funcionamiento de la instalación depende en gran medida de la superficie de captación, y la fracción solar varía entre 46 % y 95 % aproximadamente. Se observa que la fracción de cobertura solar aumenta con la superficie de captación. En dicha gráfica también se señala el área mínima de captadores posible para que cumpla con lo exigido por el CTE-HE4.Dicha área mínima que proporciona una fracción de demanda aportada por la energía solar del 70 % es de 86,99 m2, esto daría un resultado de 45,78 captadores, es decir, que habría que instalar 46 captadores solares como mínimo. A la vista de lo comentado anteriormente, el número supuesto inicialmente de captadores (42) no cumpliría con la fracción de demanda exigida por el CTE-HE4, por lo que se ha escogido un número mayor que se adecue al espacio disponible y que facilite la distribución de la instalación. El número elegido de captadores es 48, que equivalen a un valor de superficie de captación instalada de 91,20 m2, y proporcionará un valor de la fracción de cobertura solar del 72,22 %, manteniendo el resto de los valores inicialmente supuestos constantes. Para el estudio del resto de los parámetros que influyen en el diseño de la instalación se supondrá como dato inicial el nuevo número de captadores (48). 2.2.1.1.2. Relación Volumen de acumulación – Superficie de captación (V/A). El siguiente parámetro a estudiar, para ver su influencia en la fracción de demanda aportada por la energía solar (f), es la relación V/A. Para su evaluación se mantienen todos los demás parámetros en sus valores iniciales, excepto el volumen de acumulación que se va variando manteniendo la superficie de captación. El Código Técnico de la Edificación HE4 obliga a una relación V/A comprendida entre 50 y 180 l/ ( h·m2) por lo que se varía la relación desde 50 hasta 100 l/ (h·m2) A continuación se muestran los resultados de la simulación en la tabla 8. En la tabla 8 se incluye también el volumen de acumulación resultante de la relación V/A para el área de captación inicial. Representando gráficamente los resultados numéricos de la tabla anterior se obtiene la gráfica 24. 40 50 60 70 80 90 100 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Fracción de cobertura solar (%) Área de Captación (m^2) fmin Amin DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 38 V/A [ l/m2 ] V [l] 𝐟𝐓𝐎𝐓𝐀𝐋 [%] 50 4560 70,69 55 5016 71,06 60 5472 71,39 65 5928 71,69 70 6384 71,96 75 6840 72,22 80 7296 72,45 85 7752 72,66 90 8208 72,86 95 8664 73,05 100 9120 73,22 Tabla 8. f en función V/A. Figura 24. f en función V/A. Como se aprecia, el volumen de acumulación solar no influye de una forma determinante en el funcionamiento de la instalación. Los valores de la fracción solar varían del 70,50 % al 73,50 % aproximadamente. Observando los volúmenes de acumulación obtenidos, se ha escogido 7000 litros de acumulación que corresponden a una relación V/A de 76,75 l/( h ·m2), bastante cercano al recomendado y por lo tanto entra dentro de los límites que impone el CTE, dando una fracción de demanda cubierta del 72,30 %. 2.2.1.1.3. Conexión serie-paralelo. A continuación, se simula la instalación según el parámetro de conexionado de los captadores. Se simula la instalación para todos los captadores en paralelo, para 2 captadores en serie y para 3 captadores en serie dando los siguientes resultados: N 𝐟𝐓𝐎𝐓𝐀𝐋 [%] 1 73,56 2 72,22 3 70,89 Tabla 9. f en función del número de captadores conectados en serie. Representando gráficamente los resultados numéricos de la tabla anterior se obtiene la siguiente gráfica: 40 50 60 70 80 90 100 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Fracción de demanda aportada por E.Solar (%) V/A [l/m^2] DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 39 Figura 25. f en función del número de captadores conectados en serie. Como se puede observar la fracción solar disminuye conforme se aumenta el número de captadores en paralelo debido a que el rendimiento de los captadores se reduce. Se elige instalar 2 captadores en serie con una fracción solar del 72,22 %.Este es el mismo resultado que ha dado en el estudio del área de captación ya que uno de los datos de partida supuestos era los captadores estaban conectado de forma que hubiera 2 en serie. 2.2.1.1.4. Inclinación. El siguiente parámetro evaluado es la inclinación de los captadores, viendo el efecto de su variación desde los 10º a los 50º con la horizontal. A continuación se muestran los resultados de esta simulación: Representando gráficamente los resultados numéricos de la tabla anterior se obtiene la siguiente gráfica: INCLINACIÓN 𝐟𝐓𝐎𝐓𝐀𝐋 [%] 10 68,52 15 70,01 20 71,14 25 71,89 30 72,26 35 72,26 40 71,88 45 71,11 50 69,95 Tabla 10. f en función de la inclinación de la superficie de captación. La fracción solar varía entre 68 % y el 73 % aproximadamente. La inclinación escogida ha sido de 36º ya que es muy próximo al valor de la latitud en el emplazamiento del edificio, y es la inclinación que se recomienda para una instalación que va a funcionar durante todo el año, sin preferencias en invierno o verano. La fracción de demanda cubierta con 36º de inclinación es 72,22 %. 40 50 60 70 80 90 100 123 Fracción de demanda aportada por E.Solar (%) Número de captadores en serie DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 40 Figura 26. f en función de la inclinación de la superficie de captación. 2.2.1.1.5. Orientación. Por último, cabría destacar que el estudio del parámetro de la orientación no se ha tenido en cuenta ya que la cubierta tiene una orientación de 11º sur-este e instalar los 48 captadores elegidos solo es posible si éstos están colocados de manera paralela a la cubierta, es decir con una orientación de 11º este. 2.2.1.2. Superficie de captación. Como se ha explicado anteriormente se instalará un total de 48 captadores con un área total de 91,20 m2. La instalación solar se ha decidido colocar en el edificio central de los tres módulos que conforman el instituto. Esto es debido a que dispone de una superficie de 472,47 m2, como se muestra en los planos del presente proyecto, que son hacen posible la colocación y disposición de los 48 captadores solares. Por otro lado este módulo tiene una buena orientación y se puede llegar a la cubierta a través de un ascensor, lo que facilita su acceso a ella y el mantenimiento y vigilancia de la instalación. Los captadores de placa plana escogidos para la instalación son de la marca Termicol, modelo T20US y sus características son las siguientes: Datos técnicos • Dimensiones totales: 2130 x 970 x 83 mm. • Superficie útil de captación: 1,9 m2. • Volumen del fluido contenido: 1,02 litros • Peso del captador en vacío: 37 kg. • Presión máxima de trabajo: 6,08 bar. • Rendimiento óptico (η0): 78,1%. • Factor lineal de pérdidas (a01): 3,83 W/(m2·K). • Recta de rendimiento: η=0,801−3,93·T T=Te−Ta G ▪ Te Temperatura media captador [ ºC ] 40 50 60 70 80 90 100 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Fracción de demanda aportada por E.Solar (%) Inclinación ( ˚ ) DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 41 ▪ Ta = Temperatura ambiente [ ºC ] ▪ G = Radiación solar [ 1000 W/m2 ] • Curva de pérdida de carga: Δp [mbar]=0,0295 ·x2+1,1567·x−0,1994  x = caudal [kg/min] Más características de los captadores están incluidas en el apartado 1.7.1. 2.2.1.3. Volumen de acumulación. Según el CTE HE4, es necesario que el volumen de acumulación cumpla la siguiente restricción: 50 < V/A < 180 Siendo V el volumen de acumulación solar y A el área total de captación. Se ha escogido una relación con valor de 76,75 l/(h·m2) que corresponde a un volumen de acumulación de 7000 l, por lo que se proyecta la colocación de un solo acumulador vertical que satisface el volumen necesario. Los acumuladores solares escogidos para la instalación, como se había comentado anteriormente, son dos depósitos de 3500 l de capacidad cada uno, marca Saunier Duval y modelo BDLN-3500, conectados en serie, con una capacidad total de 7000 l. La gama BDLN son depósitos sin serpentín, para acumulación de agua caliente o fría en circuito cerrado en instalación vertical sobre suelo. Están fabricados en acero al carbono, todos ellos cuentan con aislamiento térmico en poliuretano inyectado en molde. Dispone de las conexiones necesarias para la producción de A.C.S. a través de un intercambiador de placas y/o resistencias eléctricas de calentamiento. Más características de los acumuladores están incluidas en el apartado 1.7.2. 2.2.1.4. Pérdidas por la disposición geométrica de los captadores. La disposición de los captadores en el campo de captación puede originar pérdidas que reducen el rendimiento de la instalación. Hay tres posibles tipos de pérdidas debidas a la colocación de los captadores: las pérdidas debidas a la orientación según la desviación respecto al Sur geográfico, las pérdidas debidas a la inclinación desviando la recepción ortogonal de la radiación solar, y las pérdidas derivadas de los obstáculos en el entorno que producen sombras. El presente proyecto contempla la instalación de 48 captadores en la cubierta del instituto, en concreto en el su módulo central ya que es el que se ha considerado idóneo por su tamaño, acceso y orientación. La instalación ha sido distribuida tal y como se muestra en los planos, montando en paralelo 6 baterías de 8 unidades cada una. Las filas son paralelas y están perfectamente alineadas. Dentro de cada batería 4 captadores en paralelo se conectan en serie a otros 4 captadores en paralelo. La conexión entre captadores y filas se realiza de manera que el circuito quede equilibrado hidráulicamente, con retorno invertido. Los captadores disponen de cuatro manguitos de conexión que se conectan entre sí. En cada batería, la entrada del fluido caloportador se realiza por el extremo inferior del primer captador de la primera fila, y se conecta la salida del último captador de la fila a la entrada de la segunda fila. Así habría que hacerlo con cada una de las diferentes baterías. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 42 A partir de lo comentado anteriormente se realizará un análisis de las posibles pérdidas en el sistema. Pérdidas por orientación e inclinación Las pérdidas por orientación e inclinación se calcularán en función de: • Ángulo de inclinación (s), definido como el ángulo que forma la superficie de los captadores con el plano horizontal (Figura 27). Su valor es 0 grados para captadores horizontales y 90 grados para verticales. • Ángulo de azimut (β), definido como el ángulo entre la proyección sobre el plano horizontal de la normal a la superficie del captador y el meridiano del lugar (Figura 27). Valores típicos son 0 grados para captadores orientados al sur, -90 grados para captadores orientados al este y +90 para captadores orientados al oeste. El ángulo de inclinación de los captadores (s) es de 36 º, ángulo muy próximo a la latitud geográfica (36,36 º). Una inclinación igual a la latitud geográfica es la óptima según el CTE HE4 cuando la demanda es constante a lo largo del año. Figura 27. Ángulos relacionados con la dirección de la radiación solar. Los captadores están orientados hacia el sur geográfico con una desorientación de 11º este debido a la propia orientación de la cubierta (β = -11 º). Figura 28. Gráfico de pérdidas en función del ángulo de acimut. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 49 Tabla 15. Longitud equivalente para algunos accesorios en tuberías soldadas de cobre Para el diseño de la red de tuberías se comenzaría por el circuito solar primario, el caudal del fluido caloportador, para ello se ha determinado en 2854,90 l/h l/h. En la siguiente figura se muestra un esquema de la disposición de tuberías y conexionado entre hileras de captadores enumerando los tramos del circuito. Figura 33. Distribución de los captadores la cubierta. El estudio de cada uno de los diferentes tramos que componen el circuito primario determinará el diámetro de la tubería a emplear en función de su caudal, su velocidad y la pérdida de carga unitaria. La pérdida de carga del circuito hidráulico debe contemplar, además de los tramos rectos, las pérdidas de carga de los accesorios. En la tabla 16 se recoge el dimensionamiento y la pérdida de carga de los diferentes tramos que conforman el circuito hidráulico solar primario. En dicha tabla se recoge también la pérdida de carga de los diferentes equipos que componen el circuito, dato aportado por los fabricantes de los respectivos equipos. Otro dato que se ha incorporado en la tabla 16 son el número de válvulas y codos de las diferentes tuberías del circuito. La pérdida de carga que tendrá que vencer el grupo de bombeo del circuito primario será la del camino o circuito más desfavorable, es decir, la del circuito con mayor pérdida de carga. Para ello se calculan las pérdidas de carga de todos los circuitos desde la descarga de la bomba hasta cada una de las unidades terminales, en este caso las baterías de captadores, y su retorno hasta la aspiración de la bomba sumando las pérdidas de carga de los tramos que conforman cada circuito. Aquí se han tenido en cuenta también las pérdidas de cargas producidas por el lado del primario del intercambiador DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 50 Tramo L [ m ] Q [ l/h ] D [ " ] V [ m/s ] ΔP [mm.c.a/m] Codos V.Corte V. Ret. 𝐋 𝐄𝐐. [ m ] 𝚫𝐏 𝐄𝐐𝐔𝐈𝐏. [ m.c.a ] 𝚫𝐏 𝐓𝐎𝐓𝐀𝐋 [ m.c.a ] 1 48,39 2854,90 1,25 1,00 35,49 9 2 1 8,15 0,00 2,01 2 0,25 2379,08 1,25 0,83 25,70 0 0 0 1,19 0,00 0,04 3 9,00 1903,27 1,00 1,04 50,28 0 0 0 0,92 0,00 0,50 4 8,94 951,63 1,00 0,52 14,90 0 0 0 0,92 0,00 0,15 5 8,95 951,63 1,00 0,52 14,90 0 0 0 0,24 0,00 0,14 6 8,94 1903,27 1,00 1,04 50,28 0 0 0 0,24 0,00 0,46 7 38,09 2854,90 1,25 1,00 35,49 9 3 0 6,06 1,74 3,31 8 6,21 475,82 0,75 0,46 17,49 2 4 0 2,49 0,09 0,24 9 5,96 475,82 0,75 0,46 17,49 2 4 0 2,49 0,09 0,24 10 6,21 475,82 0,75 0,46 17,49 2 4 0 2,49 0,09 0,24 11 5,96 475,82 0,75 0,46 17,49 2 4 0 2,49 0,09 0,24 12 6,21 475,82 0,75 0,46 17,49 2 4 0 2,49 0,09 0,24 13 5,96 475,82 0,75 0,46 17,49 2 4 0 2,49 0,09 0,24 Tabla 16. Datos obtenidos para los diferentes tramos. Como se han diseñado los diferentes circuitos de forma que no hubiera desequilibrios hidráulicos, todos los circuitos tienen una pérdida de carga similar y el máximo el desequilibrio debe ser menor del 10 %. A continuación, se muestra una tabla donde se recogen los tramos que conforman los diferentes circuitos y el desequilibrio entre ellos. Circuitos Tramos Pérdidas de Carga [ m.c.a ] Desequilibrios [ % ] 1 1,2,5,6,7,8 6,19 5,52 2 1,5,6,7,9 6,15 6,15 3 1,2,3,6,7,10 6,55 0,00 4 1,2,3,6,7,11 6,55 0,07 5 1,2,3,4,7,12 6,24 4,80 6 1,2,3,4,7,13 6,00 8,47 Tabla 17. Tramos, pérdidas de cargas y desequilibrios en los diferentes circuitos. A través de la tabla anterior se puede observar que la bomba debe vencer la pérdida de carga máxima de los diferentes circuitos. Que en este caso sería el circuito 3 con una pérdida de carga de 6,55 m.c.a. Para el circuito secundario se ha medido 36,88 m de tubería que transportan 1466,57 l/h, de agua y que conectan el grupo de bombeo del secundario con el intercambiador, estos con los acumuladores solares y retorno a la aspiración de la bomba. Todo esto se consideraría un solo circuito, en cual hay un total de 14 codos a 90º y la instalación de 7 válvulas de compuerta y 1 válvula de retención (2 en total en el grupo de bombeo secundario).El motivo de que haya tantos codos a 90º es como se explicó en el apartado descripción general donde se habla de la acumulación (apartado 1.5.1), los acumuladores se han tenido que instalar en el almacén debido a su tamaño. Se dimensiona el diámetro para que la pérdida de carga por metro de tubería sea menor de 40 mm.c.a., por lo que se escoge un diámetro de 1” (25,4 mm). Sumando las pérdidas de carga totales de tubería recta, las pérdidas por accesorios y las pérdidas de los intercambiadores resulta una pérdida de carga total del secundario de 3,32 m.c.a. 2.2.2.3. Intercambiador de calor. El intercambio de calor del circuito solar primario al secundario se va a realizar mediante un intercambiadores de placas debido a para el caudal que circula por el primario con uno solo se satisfacen las necesidades exigidas. Dichos intercambiadores se dimensionan cumpliendo el código técnico, que establece que: DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 51 Pint. ≥500· Acap. Por lo tanto resulta que es necesaria una potencia de intercambio mínima de 45,60 kW. El intercambiador elegido, cuyas características aparecen en el apartado 1.8.3, cumple con el CTE, ya que tiene una potencia de intercambio de 66,47 kW. Circuito primario • Fluido: 30 % Prop.glycol. • Caudal máximo: 3810 l/h. • Salto térmico: 75-59 ºC. • Pérdida de carga: 17,4 kPa. Circuito secundario • Fluido: Agua. • Caudal máximo: 3631 l/h. • Salto térmico: 50 - 66 ºC. • Pérdida de carga: 18,3 kPa. El resto de las características técnicas del intercambiador aparecen en el apartado 1.7.3. 2.2.2.4. Grupos de bombeo del circuito solar. En el circuito solar habría dos grupos de bombeos principales, uno para el circuito primario otro para el secundario. El grupo de bombeo del circuito primario, constituido por dos bombas, una de reserva, funcionando alternativamente deberá impulsar un caudal de 2854,90 l/h venciendo las pérdidas de carga del circuito más desfavorable calculadas en el apartado anterior. Así el grupo de bombeo del primario deberá vencer una altura manométrica de 6,55 m.c.a. Figura 11. Curva característica bomba circuito primario El grupo de bombeo del circuito secundario, también está constituido por dos bombas en paralelo. Debe impulsar un caudal de 1466,57 l/h venciendo una pérdida de carga calculada para el circuito secundario. El grupo de bombeo del secundario deberá vencer una altura manométrica de 3,32 m.c.a. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 52 Figura 14. Curva característica bomba circuito secundario. El resto de las características técnicas de las bombas aparecen en el apartado 1.7.4. 2.2.2.5. Sistema de expansión. El cálculo del vaso de expansión en el circuito solar primario se hará de acuerdo a la norma UNE 100155. En vasos de expansión cerrados el volumen del vado viene dado por la expresión: Vt=V·Ce·Cp Siendo: • Vt: Volumen total del vaso de expansión (l). • V: Contenido total del fluido de trabajo en el circuito (l). • Ce: Coeficiente de expansión del fluido. • Cp: Coeficiente de presión. Volumen del fluido de trabajo en el circuito. El volumen del fluido caloportador en el circuito primario es proporcional a los volúmenes de fluido en los captadores, en el intercambiador y en las tuberías. VTotal de Fluido =VCaptadores+VIntercambiador+VTuberias • Volumen de fluido en los captadores El volumen de fluido en los captadores, proporcionada por el fabricante, es de 1,02 l. Dado que el número de colectores a instalar es de 48, el volumen total de los captadores dela instalación será de: VCaptadores =1,02 lCaptador ⁄·48 Captadores=48,96 l • Volumen de fluido en el intercambiador La capacidad volumétrica del intercambiador de calor es de 1,4 l en el circuito primario. VIntercambiador =1,14 l DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 53 • Volumen de fluido en las tuberías A partir de la ecuación que se muestra a continuación es posible calcular el volumen de cada tramo de tuberías: VTuberias =𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑·𝑆𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛=𝐿·𝜋·𝐷2 4 Como se explicó anteriormente, en el apartado del cálculo de tuberías, los tramos tienen distintas longitudes y diámetros, por ello se ha realizado una tabla calculando el volumen de líquido en cada uno de los tramos en los cuales se ha escogido como longitud la suma de la longitud del tramo más la longitud equivalente de los accesorios incluidos en dicho tramo. Dando los siguientes resultados: Tramos L [ m ] D [ mm ] 𝐕𝐓𝐮𝐛𝐞𝐫𝐢𝐚𝐬 [ l ] 1 56,54 31,75 44,76 2 1,44 31,75 1,14 3 9,92 25,40 5,02 4 9,86 25,40 5,00 5 9,19 25,40 4,65 6 9,18 25,40 4,65 7 44,15 31,75 34,96 8 8,70 19,05 2,48 9 8,45 19,05 2,41 10 8,70 19,05 2,48 11 8,45 19,05 2,41 12 8,70 19,05 2,48 13 8,45 19,05 2,41 Tabla 18. Determinación del volumen de las tuberías del circuito primario. VTuberias=114,8 l • Volumen total de fluido Por tanto, el volumen total de fluido será la suma de los anteriores volúmenes resultando: VTotal de Fluido = 165,2 l Coeficiente de expansión. El coeficiente de expansión se calcula aplicando la siguiente expresión: Ce=(−1,75+0,064·T+0,0036· T2)·10−3 Se ha tenido en cuenta una temperatura máxima de 90 ºC, puesto que el vaso de expansión se instalará en el circuito de retorno del circuito primario, antes de la bomba de circulación. Como el fluido caloportador es una solución de glicol en agua, el coeficiente de expansión debe multiplicarse por el siguiente factor de corrección: fc=a·(1,8·T+32)b Donde: a=−00134·(G2−143·G+1918,2) DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 54 b=3,5·10−4 ·(G2−94,7·G+500) Siendo G el porcentaje en volumen de glicol en agua de 30% Así el valor del coeficiente de expansión es 0,0517. Coeficiente de presión. El coeficiente de presión se calcula a través de la siguiente expresión: Cp= PM PM−Pm Siendo: • PM: presión máxima del vaso, 5 bar. • Pm: presión mínima del vaso, 2,5 bar. El valor del coeficiente de presión es 2. En conclusión, el volumen total sería: Vt=V·Ce·Cp = 17,08 l Se ha escogido un vaso de expansión para el circuito primario con un volumen de 18 l. 2.2.2.6. Accesorios Los elementos del circuito primario comentados anteriormente irán acompañados de ciertos accesorios que los protegen y que optimizan su funcionamiento. Purga de aire En el trazado de las tuberías se tratará de evitar la formación de puntos altos que puedan provocar la formación de bolsas de aire que dificulten la circulación del fluido. Se instalarán dos purgadores por batería de captadores, uno a la salida de cada fila. Lo que harán un total de 12 purgadores en campo de captadores, también se añadirá otro adicional a la salida del campo de captadores. Se dispondrá también de un purgador a la salida del vaso de expansión. Drenaje El circuito primario irá provisto de una válvula de seguridad tarada a una presión que garantice que en el cualquier punto del circuito no se superará la presión máxima de trabajo en cada uno de los componentes. La descarga de las válvulas de seguridad se realizará mediante escape conducido a desagüe. Junto a la válvula de seguridad se instalará un manómetro que permita verificar la presión del circuito. Llenado Se deberá prever una conexión para el llenado y la eventual reposición del fluido caloportador. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 55 Válvulas En el circuito primario se instalará una válvula de retorno de clapeta en la impulsión de la bomba de circulación, para evitar la eventual circulación inversa durante la noche. Por otro lado, se instalará un total de 42 válvulas de compuertas y 6 de esfera cumpliendo con diversas funciones. La función principal de esas válvulas es el corte del caudal en caso que se quiera sustituir algún elemento de la instalación por lo que se colocarán a entrada y salida del caudal que circula por ellos. 2.2.3. Aislamiento térmico de las instalaciones. El Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (R.I.T.E.) establece que todos los equipos, depósitos, aparatos, tuberías y accesorios de una instalación de energía solar deberán estar convenientemente aislados térmicamente para disminuir las pérdidas y evitar así un consumo excesivo. Aislamiento de tuberías y accesorios Las tuberías que se encuentren a la intemperie deberán llevar una protección externa que asegure la durabilidad del aislamiento de las mismas ante el paso del tiempo y las acciones meteorológicas, como pinturas asfálticas, poliésteres reforzados con fibra de vidrio o pinturas acrílicas. El aislamiento deberá recubrir la totalidad de las tuberías o accesorios dejando únicamente visible las partes necesarias para el control y buen funcionamiento de los mismos. El RITE establece el grosor mínimo del aislamiento de las tuberías en función de la temperatura máxima del fluido que circula por su interior y el diámetro de la tubería. A continuación se muestran los espesores mínimos de aislamiento para tuberías en función de la temperatura el fluido y de si están en exterior o en interior (Tabla 19): Tabla 19. Espesores min. de aislamiento y en int.y ext. según RITE. Se considera que todo el circuito estará en un rango de temperaturas de entre 60 y 100 ºC. Luego siguiendo las indicaciones del RITE para tuberías de menos de 35 mm de diámetro y una longitud no mayor a 50 m el aislamiento mínimo debe ser de 35 mm de espesor. En este caso se ha optado por aislamiento térmico para las tuberías exteriores fabricado a base de coquilla de espuma elastomérica ARMAFLEX AF, para las tuberías de diámetro exterior DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 56 22 mm. , 28 mm.y 35 mm. tendrán un espesor de 35 mm. Todas ellas cumplirán las exigencias del RITE. Aislamiento de depósito de acumulación. Según las especificaciones técnicas de instalaciones de energía solar, para capacidades de acumulación inferiores a 300 litros, el espesor mínimo será de 30 mm. Para volúmenes superiores el espesor mínimo será de 50 mm. Además según el RITE, cuando los acumuladores tengan superficie menor a 2 m2 el aislamiento será como mínimo de 30 mm. Cuando sea superior a 2 m2 poseerá una protección de 50 mm como mínimo, siempre que se emplee un material aislante con una conductividad de λ = 0,04 W/ (m ·ºC) El acumulador elegido del fabricante Saunier Duval de la serie BDLN 3500 posee un aislamiento de más de 50 mm de espesor con poliuretano de alta densidad, libre de CFC (k = 0.032 W/m·K) el cual cumple con la normativa. Intercambiador de calor Para un material aislante de conductividad térmica 0,040 W/m·K, el espesor de aislante para el intercambiador del circuito solar será de 40 mm. Vaso de expansión Para un material aislante de conductividad térmica 0,040 W/m·K, el espesor de aislante para el vaso de expansión cerrado situado en el circuito solar primario es de 40 mm. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 57 3. PLIEGO DE CONDICIONES. 3.1. Pliego de condiciones facultativas. 3.1.1. Derechos y obligaciones de las distintas partes. 3.1.1.1. Proyectista. Artículo 1: Es obligación de los proyectistas: 1.- Estar en posesión de la titulación académica y profesional habilitante de ingeniero técnico o superior, según corresponda, y cumplir las condiciones exigibles para el ejercicio de la profesión. En caso de personas jurídicas, designar al técnico redactor del proyecto que tenga la titulación profesional habilitante. 2.- Redactar el proyecto con sujeción a la normativa vigente y a lo que se haya establecido en el contrato y entregarlo, con los visados que en su caso fueran preceptivos. 3.- Acordar, de ser necesario, la contratación de colaboraciones parciales. 3.1.1.2. Director facultativo. Artículo 2: Corresponde a un ingeniero industrial la dirección del montaje, que formando parte de la dirección facultativa, asume la función técnica de dirigir la ejecución material y de controlar cualitativa y cuantitativamente la construcción y la calidad de lo montado. Siendo sus funciones específicas: 1.- Estar en posesión de la titulación académica y profesional habilitante y cumplir las condiciones exigibles para el ejercicio de la profesión. En caso de personas jurídicas, designar al técnico director de la ejecución que tenga la titulación profesional habilitante. 2.- Redactar el documento de estudio y análisis del proyecto para elaborar los programas de organización y de desarrollo del proyecto. 3.- Planificar, a la vista del proyecto de detalle, del contrato y de la normativa técnica de aplicación, el control de calidad y económico de la ejecución. 4.- Redactar, cuando se le requiera, el estudio de los sistemas adecuados a los riesgos del trabajo en la realización del montaje y aprobar el estudio de seguridad y salud para la aplicación del mismo. 5.- En caso de ser necesario, efectuar los replanteos necesarios preparando el acta correspondiente, suscribiéndola en unión del ingeniero y del constructor. 6.- Comprobar las instalaciones provisionales, medios auxiliares y medidas de seguridad y salud en el trabajo, controlando su correcta ejecución. 7.- Realizar o disponer las pruebas y ensayos de materiales, instalaciones y demás unidades de obra según las frecuencias de muestreo programadas en el plan de control, así como efectuar las demás comprobaciones que resulten necesarias para asegurar la calidad constructiva de acuerdo con el proyecto y la normativa técnica aplicable. De los resultados informará puntualmente al constructor, impartiéndole, en su caso, las órdenes oportunas; de no resolverse la contingencia adoptará las medidas que corresponda, dando cuenta al ingeniero. 8.- Verificar la recepción de los productos para el montaje, ordenando la realización de ensayos y pruebas precisas. 9.- Dirigir la ejecución material, comprobando los replanteos, los materiales, la correcta ejecución y disposición de los elementos constructivos y de las instalaciones, de acuerdo con el proyecto. 10.- Consignar en el libro de órdenes y asistencias las instrucciones precisas. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 58 11.- Suscribir el acta de replanteo o de comienzo de ejecución y el certificado final, así como elaborar y suscribir las certificaciones parciales y la liquidación final de las unidades ejecutadas. 12.- Colaborar con los restantes agentes en la elaboración de la documentación del montaje ejecutado, aportando los resultados del control realizado. 3.1.1.3. Constructor. Artículo 3: Es obligación del constructor: 1.- Ejecutar el montaje del sistema con sujeción al proyecto, a la legislación y a las instrucciones de los proyectistas, con tal de conseguir la calidad exigida en el proyecto. 2.- Tener la titulación o capacidad profesional que habilita por el cumplimiento de las condiciones exigibles para actuar como constructor. 3.- Designar a un responsable que asumirá la representación técnica de constructor y que por su titulación o experiencia deberá tener la capacidad adecuada de acuerdo con las características y la complejidad del montaje de las piezas. 4.- Asignar al montaje los medios humanos y materiales que su importancia requiera. 5.- Elaborar el plan de seguridad y salud en el trabajo en aplicación del estudio correspondiente, y disponer, en todo caso, la ejecución de las medidas preventivas, velando por su cumplimiento. 6.- Atender a las indicaciones y cumplir las instrucciones del coordinador en materia de seguridad y salud durante la ejecución del montaje, y en su caso de la dirección facultativa. 7.- Formalizar las subcontrataciones de posibles partes o instalaciones dentro de los límites establecidos en el contrato. 8.- Ordenar y dirigir la ejecución material cumpliendo el proyecto y las normas técnicas. 9.- Asegurar la idoneidad de todos y cada uno de los materiales que se utilicen, rechazando, por iniciativa propia o por prescripción de las personas facultadas, los suministros que no cuenten con garantías o documentos de idoneidad requeridos por las normas de aplicación. 10.- Concertar los seguros de accidentes de trabajo y de daños a terceros. 11.- Facilitar el acceso a laboratorios y entidades de control de calidad contratado y debidamente homologado para la realización de sus funciones. 12.- Subscribir las garantías por daños materiales ocasionados por vicios y defectos del montaje previsto. 13.- Comprobar que el edificio reúne las condiciones necesarias para soportar la instalación, indicándolo expresamente en la documentación. 14.- Comprobar la calidad de los materiales y agua utilizados, cuidando que se ajusten a lo especificado en estas normas, y el evitar el uso de materiales incompatibles entre sí. 15.- Será responsable de la vigilancia de sus materiales durante el almacenaje y el montaje, hasta la recepción provisional. 3.1.1.4. Coordinador de seguridad y salud. Artículo 4: El coordinador en materia de seguridad y salud deberá cumplir las siguientes funciones: 1.- Coordinar la aplicación de los principios generales de prevención y de seguridad. 2.- Coordinar las actividades de del montaje para garantizar que todas las personas implicadas apliquen de manera coherente y responsable los principios de la acción preventiva que se recogen en el artículo 15 de la Ley de Prevención de Riesgos Laborales. 3.- Aprobar el plan de seguridad y salud elaborado por el constructor y, en su caso, las modificaciones introducidas en el mismo. 4.- Coordinar las acciones y funciones de control de la aplicación correcta de los métodos de trabajo. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 65 1.- La responsabilidad civil será exigible en forma personal e individualizada, tanto por actos u omisiones propios, como por actos u omisiones de personas por las que se deba responder. 2.- No obstante, cuando pudiera individualizarse la causa de los daños materiales o quedase debidamente probada la concurrencia de culpas sin que pudiera precisarse el grado de intervención de cada agente en el daño producido, la responsabilidad se exigirá solidariamente. 3.- Cuando el proyecto haya sido contratado conjuntamente con más de un proyectista, los mismos responderán solidariamente. 4.- Los proyectistas que contraten los cálculos, estudios, dictámenes o informes de otros profesionales, serán directamente responsables de los daños que puedan derivarse de su insuficiencia, incorrección o inexactitud, sin perjuicio de la repetición que pudieran ejercer contra sus autores. 5.- Cuando el director facultativo subcontrate con otras personas físicas o jurídicas la ejecución de determinadas partes o instalaciones, será directamente responsable de los daños materiales por vicios o defectos de su ejecución, sin perjuicio de la repetición a que hubiere lugar. 6.- Quien acepte la dirección cuyo proyecto no haya elaborado él mismo, asumirá las responsabilidades derivadas de las omisiones, deficiencias o imperfecciones del proyecto, sin perjuicio de la repetición que pudiere corresponderle frente al proyectista. 3.3.1.1. Capacidad para contratar. 1.- Podrán contratar las personas naturales o jurídicas, españolas o extranjeras que, teniendo plena capacidad de obrar, no se hallen privadas por parte del Estado ni tengan faltas pendientes con la justicia. 2.- Las empresas deberán ser personas físicas o jurídicas cuya finalidad o actividad tenga relación directa con el objeto del contrato, según resulte de sus respectivos estatutos o reglas fundacionales y dispongan de una organización con elementos personales y materiales suficientes para la debida ejecución del contrato. 3.- Las empresas no españolas de Estados miembros de la Unión Europea deberán acreditar su capacidad de obrar mediante certificación de inscripción. 4.- Las restantes empresas extranjeras deberán acreditar su capacidad de obrar mediante informe expedido por la Misión Diplomática Permanente u Oficina Consular de España del lugar del domicilio de la empresa, en la que se haga constar, previa acreditación por la empresa, que figuran inscritas en el Registro local profesional o comercial. Además de los requisitos reseñados, los licitadores deberán acreditar su solvencia económica, financiera y técnica a través de los medios que se reseñan a continuación: Económica y financiera: 1.- Cuentas anuales presentadas en el Registro Mercantil o en el Registro oficial que corresponda. Los empresarios no obligados a presentar las cuentas en Registros oficiales podrán aportar, como medio alternativo de acreditación, los libros de contabilidad debidamente legalizados. 2.- Declaración sobre el volumen global de negocios y, en su caso, sobre el volumen de negocios en el ámbito de actividades correspondiente al objeto del contrato, referido como máximo a los tres últimos ejercicios disponibles en función de la fecha de creación o de inicio de las actividades del empresario, en la medida en que se disponga de las referencias de dicho volumen de negocios. 3.- Si, por una razón justificada, el empresario no está en condiciones de presentar las referencias solicitadas, se le autorizará a acreditar su solvencia económica y financiera por medio de cualquier otro documento que se considere apropiado por el órgano de contratación. 4.- Los empresarios que sean personas naturales deberán aportar, asimismo, copia o fotocopia legalizada de la Declaración del Impuesto sobre la Renta de las Personas Físicas de los dos últimos ejercicios presentados. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 66 Técnica (por uno de los siguientes medios): 1.- Relación de los principales suministros efectuados durante los tres últimos años, indicando su importe, fechas y destinatario público o privado de los mismos. Los suministros efectuados se acreditarán mediante certificados expedidos o visados por el órgano competente, cuando el destinatario sea una entidad del sector público o cuando el destinatario sea un comprador privado, mediante un certificado expedido por éste o, a falta de este certificado, mediante una declaración del empresario. 2.- Indicación del personal técnico o unidades técnicas, integradas o no en la empresa, de los que se disponga para la ejecución del contrato, especialmente los encargados del control de calidad. 3.- Descripción de las instalaciones técnicas, de las medidas empleadas para garantizar la calidad y de los medios de estudio e investigación de la empresa. 4.- Control efectuado por la entidad del sector público contratante o, en su nombre, por un organismo oficial competente del Estado en el cual el empresario está establecido, siempre que medie acuerdo de dicho organismo, cuando los productos a suministrar sean complejos o cuando, excepcionalmente, deban responder a un fin particular. Este control versará sobre la capacidad de producción del empresario y, si fuera necesario, sobre los medios de estudio e investigación con que cuenta, así como sobre las medidas empleadas para controlar la calidad. 5.- Muestras, descripciones y fotografías de los productos a suministrar, cuya autenticidad pueda certificarse a petición de la entidad del sector público contratante. 6.- Certificados expedidos por los institutos o servicios oficiales encargados del control de calidad, de competencia reconocida, que acrediten la conformidad de productos perfectamente detallada mediante referencias a determinadas. 3.4. Pliego de condiciones técnicas. 3.4.1. Condiciones generales. 3.4.1.1. Objeto y campo de aplicación. El presente pliego de condiciones técnicas del proyecto de instalación solar en un instituto tiene por objeto principal fijar las condiciones técnicas mínimas que debe cumplir la instalación solar térmica para la producción de agua caliente sanitaria descrita en la memoria de este proyecto, especificando los requisitos de durabilidad, fiabilidad y seguridad, el tipo de materiales utilizados, etc. El ámbito de aplicación de este documento se extiende a todos los sistemas mecánicos, hidráulicos, eléctricos y electrónicos que forman parte de la instalación. Se detallarán las pruebas y ensayos parciales a realizar durante el transcurso de los montajes o finales provisionales y definitivos de las correspondientes recepciones. Las garantías exigidas tanto en los materiales, como en su montaje o en su funcionamiento conjunto. Para cualquier especificación no incluida en este pliego se deberá de tener en cuenta la normativa correspondiente. 3.4.1.2. Normativa. 3.4.1.2.1. Normativa aplicable. • Código Técnico de la Edificación (CTE). • Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) y sus Instrucciones Técnicas. • Pliego de condiciones técnicas de las instalaciones de energía solar térmica, del IDAE DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 67 • Reglamento de Recipientes a Presión (RAP). • Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) y sus Instrucciones Técnicas Complementarias (ITC.BT). • Ordenanzas de Seguridad e Higiene en el Trabajo (OSHT). • Ley 31/1995 del 8 de Noviembre sobre la prevención de riesgos laborales (BOE nº 269 del 10 de Noviembre) • Real Decreto 1627/97, de 24 de Octubre de 1997 por el que se establecen disposiciones mínimas de seguridad y salud en las obras de construcción • Ley de Protección del Ambiente Atmosférico (LPAA). • Ley número 88/67 de 8 de noviembre: Sistema Internacional de Unidades de Medida SI. • Real Decreto 865/2003, de 4 de julio, por el que se establecen los criterios higiénicosanitarios para la prevención y control de la legionelosis. • Orden de 28 de julio de 1980, por la que se aprueban las normas e instrucciones técnicas complementarias para la homologación de los paneles solares. (BOE 18 de agosto de 1980) • Orden ITC/71/2007, de 22-01-2007, por la que se modifica el anexo de la Orden 28-07- 1980 por la que se aprueban las normas e instrucciones técnicas complementarias para la homologación de paneles solares. • Orden ITC/2761/2008, de 26 de septiembre, por la que se amplía el plazo establecido en la disposición transitoria segunda de la 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. • Orden del 9 de abril de 1981, por la que se especifican las exigencias técnicas que deben cumplir los sistemas solares para agua caliente y climatización, a efectos de la concesión de subvenciones a los propietarios, en el desarrollo del artículo 13 de la ley 82/1980, del 30 de diciembre, sobre conservación de la energía (BOE 25 de Abril de 1981) • Resolución del 5 de Noviembre de 2001, de la consejería de industria, comercio y turismo, por la que se aprueban las bases que han de regir la convocatoria pública de subvenciones para programas de ahorro energético y uso de energías renovables en el año 2002. Se considerará la edición más reciente de las normas antes mencionadas, con las últimas modificaciones oficialmente aprobadas. 3.4.1.2.2. Normativa de consulta. • UNE-EN 12975-1: Sistemas solares térmicos y sus componentes. Captadores solares. Parte 1: Requisitos generales. • UNE-EN 12975-2: Sistemas solares térmicos y sus componentes. Captadores solares. Parte 2: Métodos de ensayo. • UNE-EN 12976-1: Sistemas solares térmicos y sus componentes. Sistemas solares prefabricados. Parte 1: Requisitos generales. • UNE-EN 12976-2: Sistemas solares térmicos y sus componentes. Sistemas solares prefabricados. Parte 2: Métodos de ensayo. • UNE-EN 12977-1: Sistemas solares térmicos y sus componentes. Instalaciones a medida. Parte 1: Requisitos generales. • UNE-EN 12977-2: Sistemas solares térmicos y sus componentes. Instalaciones a medida. Parte 2: Métodos de ensayo. • UNE-EN 12977-3: Sistemas solares térmicos y sus componentes. Parte 3: Caracterización del funcionamiento de acumuladores para las instalaciones de calefacción solares. • UNE 94002: Instalaciones solares térmicas para producción de agua caliente sanitaria: cálculo de la demanda de energía térmica. • UNE 94003: Datos climáticos para el dimensionado de las instalaciones solares térmicas. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 68 • UNE 100155: Diseño y cálculo de sistemas de expansión. • prEN 806-1: Specifications for installations inside buildings conveying water for human consumption. Part 1: General. • prEN 1717: Protection against pollution of potable water in drinking water installations and general requirements of devices to prevent pollution by back flow. • EN 60335-1/1995: Safety of household and similar electrical appliances. Part 1: General requirements (IEC 335-1/1991 modified). • EN 60335-2-21: Safety of household and similar electrical appliances. Part 2: Particular requirements for storage water heaters (IEC 335-2- 21/1989 + Amendments 1/1990 and 2/1990, modified). • ENV 61024-1: Protection of structures against lightning. Part 1: General principles (IEC 1024-1/1990, modified). • 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. • ISO 9488: Energía solar. Vocabulario. Se considerará la edición más reciente de las normas antes mencionadas, con las últimas modificaciones oficialmente aprobadas. 3.4.1.3. Disposiciones preliminares. A la instalación recogida bajo este documento le son de aplicación el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE), y sus Instrucciones Técnicas (IT), junto con la serie de normas UNE sobre energía solar térmica listadas en el Anexo I, así como lo dispuesto en el Código Técnico de la Edificación (CTE) sobre energía solar térmica. 3.4.1.4. Requisitos generales. 3.4.1.4.1. Fluido de trabajo. Como fluido de trabajo en el circuito primario se utilizará una mezcla de agua y anticongelante (propilenglicol). No puede ser tóxico, irritar la piel, los ojos o las mucosas, o contaminar el agua. Debe de ser totalmente biodegradable y compatible con todos los materiales de la instalación. El pH a 20 °C del fluido de trabajo estará comprendido entre 5 y 9, y el contenido en sales se ajustará a los señalados en los puntos siguientes: 1.- La salinidad del agua del circuito primario no excederá de 500 mg/l totales de sales solubles. En el caso de no disponer de este valor se tomará el de conductividad como variable limitante, no sobrepasando los 650 μS/cm. 2.- El contenido en sales de calcio no excederá de 200 mg/l. expresados como contenido en carbonato cálcico. 3.- El límite de dióxido de carbono libre contenido en el agua no excederá de 50 mg/l. Como requisitos de mantenimiento, deberá seguir la normativa de obligado cumplimiento: • RITE 2007 Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio por el que se aprueba el nuevo Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE) y sus Instrucciones Técnicas Complementarias (IT) • UNE-EN 12977-3:2002 Sistemas solares térmicos y sus componentes. Instalaciones a medida. Parte 3: Caracterización del funcionamiento de acumuladores para las instalaciones de calefacción solares. 3.4.1.4.2. Protección contra heladas. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 69 Se fijará una temperatura mínima permitida en el sistema de -28 ºC. Todas las partes del sistema que estén expuestas al exterior deberán ser capaces de soportar la temperatura especificada sin daños permanentes en el sistema. Cualquier componente que vaya a ser instalado en el interior de un recinto donde la temperatura pueda caer por debajo de los 0 °C, deberá estar protegido contra heladas. El método de protección anti-heladas utilizado en esta instalación será el uso de mezclas anticongelantes. El anticongelante podrá utilizarse, solo o mezclado con agua, cumpliendo la reglamentación vigente y siendo su punto de congelación inferior a 0 °C. En todo caso, su calor específico no será inferior a 3 kJ/ (kgAK), equivalentes a 0,7 kcal/ (kgA°C), medido a una temperatura 5 °C menor que la mínima histórica registrada. Se deberán tomar precauciones para prevenir posibles deterioros del fluido anticongelante como resultado de condiciones altas de temperatura. Estas precauciones deberán de ser comprobadas de acuerdo con UNE-EN 12976-2. La instalación dispone de los sistemas necesarios para facilitar el llenado de la misma y para asegurar que el anticongelante está perfectamente mezclado. El sistema de llenado no permite las pérdidas de concentración producidas por fugas del circuito y resueltas con reposición de agua de red. 3.4.1.4.3. Sobrecalentamientos. El sistema está diseñado de tal forma que con altas radiaciones solares prolongadas sin consumo de agua caliente, no se deben producir situaciones en las cuales el usuario tenga que realizar alguna acción especial para llevar al sistema a su forma normal de operación. Se deben limpiar los circuitos periódicamente. 3.4.1.4.4. Resistencia a presión. Se deberán cumplir los requisitos de la norma UNE-EN 12976-1. En caso de sistemas de consumo abiertos con conexión a la red, se tendrá en cuenta la máxima presión de la misma para verificar que todos los componentes del circuito de consumo soportan dicha presión. 3.4.1.4.5. Prevención de flujo inverso. La instalación del sistema deberá asegurar que no se produzcan pérdidas energéticas relevantes debidas a flujos inversos no intencionados en ningún circuito hidráulico del sistema. La circulación natural que produce el flujo inverso se puede favorecer cuando el acumulador se encuentra por debajo del captador, por lo que habrá que tomar, en esos casos, las precauciones oportunas para evitarlo. En sistemas con circulación forzada se aconseja utilizar una válvula anti-retorno para evitar flujos inversos. 3.4.1.4.6. Prevención de la legionelosis. Se deberá cumplir, cuando sea de aplicación, el Real Decreto 865/2003, por lo que la temperatura del agua en el circuito de distribución de agua caliente no deberá ser inferior a 50 °C DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 70 en el punto más alejado y previo a la mezcla necesaria para la protección contra quemaduras o en la tubería de retorno al acumulador. La instalación permitirá que el agua alcance una temperatura de 70°C. En consecuencia, no se admite la presencia de componentes de acero galvanizado. 3.4.2. Clasificación de la instalación. Según la clasificación que aparece en el “Pliego de condiciones técnicas de las instalaciones de baja temperatura” del IDAE, la instalación descrita en este proyecto posee las siguientes características: • Principio de circulación: circulación forzada. • Sistema de transferencia de calor: Instalaciones con intercambiador de calor independiente. • Sistema de expansión: Sistema cerrado. • Sistema de aporte de energía auxiliar: Sistema de energía auxiliar en línea distribuido. • Aplicación: Instalación para calentamiento de agua sanitaria. 3.4.3. Criterios generales de diseño. 3.4.3.1. Dimensionado y cálculo. 3.4.3.1.1. Datos de partida. Los datos de partida necesarios para el dimensionado y cálculo de la instalación están constituidos por dos grupos de parámetros que definen las condiciones de uso y climáticas. Condiciones de uso Las condiciones de uso vienen dadas por la demanda energética asociada a la instalación según los diferentes tipos de consumo. En este caso en particular, la demanda energética se determina en función del consumo de agua caliente. Condiciones climáticas Las condiciones climáticas vienen dadas por la radiación global total en el campo de captación, la temperatura ambiente diaria y la temperatura del agua de la red. En la memoria de cálculo se han utilizado datos de radiación publicados por entidades de reconocido prestigio y los datos de temperatura publicados por el Instituto Nacional de Meteorología, recogidos en la norma UNE 94003:2007. 3.4.3.1.2. Dimensionamiento básico. A los efectos de este PCT (Pliego de condiciones técnicas), el dimensionado básico de las instalaciones o sistemas a medida se refiere a la selección de la superficie de captadores solares y al volumen de acumulación solar, para la aplicación a la que está destinada la instalación. El dimensionado de la instalación es tal que en ningún mes del año la energía producida por la instalación solar supere el 110% de la demanda de consumo y no más de tres meses seguidos el 100%. A estos efectos, no se tomarán en consideración aquellos períodos de tiempo en los cuales la demanda se sitúe un 50 % debajo de la media correspondiente al resto del año. El rendimiento de la instalación se refiere sólo a la parte solar de la misma. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 71 Se debe tener en cuenta que el sistema solar se ha diseñado y calculado en función de la energía que aporta a lo largo del día y no en función de la potencia del generador (captadores solares), por tanto la acumulación se prevé acorde con la demanda y el aporte, al no ser ésta simultánea con la generación. Para esta aplicación el área total de los captadores debe tener un valor tal que se cumpla la condición: 50 < V/A < 180 Donde A será la superficie total de los captadores, expresada en m2, y V es el volumen del depósito de acumulación solar, expresado en litros, cuyo valor recomendado es aproximadamente la carga de consumo diaria. 3.4.3.2. Diseño del sistema de captación. 3.4.3.2.1. Generalidades. El captador seleccionado deberá poseer la certificación emitida por un organismo competente en la materia, según la legislación vigente. Los captadores que integran la instalación son del mismo modelo, tanto por criterios energéticos como por criterios constructivos. Los captadores solares serán planos. Han de tener un aspecto uniforme y sin defectos. Se escogen los captadores a montar, entre los diferentes tipos existentes en el mercado, que mejor se adaptan a las características y condiciones de trabajo de la instalación, siguiendo siempre las especificaciones y recomendaciones dadas por el fabricante. Están diseñados y construidos de manera que sus características en uso normal sean seguras y sin riesgo para el usuario del entorno. Todos los materiales serán incombustibles y deben resistir la temperatura máxima de estancamiento. Así mismo, han de ser resistentes al choque térmico y a la exposición de la radiación UV. Los materiales que no resistan la radiación UV han de estar debidamente protegidos contra las radiaciones incidentes y reflectantes. Los materiales han de ser resistentes a las tensiones ambientales, como por ejemplo la lluvia, nieve, granizadas, heladas, viento, otras humedades y polución del aire. Los materiales en contacto con el fluido caloportador han de ser resistentes a las acciones del mismo. En la máxima temperatura de trabajo, los materiales no pueden fundirse, no pueden emitir vapores que puedan condensarse sobre otras superficies ni poder sufrir corrosiones. No deben de aparecer tensiones mecánicas cuando se llegue a la máxima temperatura de trabajo. Los pasos y conductos a través de la carcasa han de ser construidos de forma que no pueda haber pérdidas de fluido causadas por la dilatación térmica del mismo. Las conexiones de los captadores han de ser capaces de soportar las tensiones que se produzcan durante el montaje y el funcionamiento. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 72 Los captadores han de cumplir los ensayos requeridos en las normas UNE-EN 12975-1 y UNE-EN 12975-2. Concretamente, durante estos ensayos no se pueden producir ninguna de los siguientes fallos: • No se pueden producir fugas en el absorbedor ni deformaciones que establezcan contacto de éste con la cubierta. • Rotura o deformaciones permanentes de la cubierta de les fijaciones de la cubierta. • Rotura o deformaciones permanentes de los puntos de fijación de la carcasa del captador. • Acumulación de humedad dentro del captador. Los captadores deberán de llevar en un lugar visible una placa en la cual contenga, como mínimo, los siguientes datos: • Nombre del fabricante • Tipo • Número de serie. • Año de fabricación. • Superficie total del captador. • Presión máxima de trabajo. • Temperatura de estanqueidad a 1000 W/m² y 30ºC. • Presión máxima de trabajo. • Volumen del líquido de trabajo. • Peso del captador vacío. 3.4.3.2.2 Orientación, inclinación, sombras e integración arquitectónica La orientación e inclinación del sistema de captación y las posibles sombras sobre el mismo serán tales que las pérdidas respecto al óptimo, sean inferiores a los límites de la tabla 20. Se considerarán tres casos: general, superposición de captadores e integración arquitectónica según se define más adelante. En todos los casos se han de cumplir tres condiciones: pérdidas por orientación e inclinación, pérdidas por sombreado y pérdidas totales inferiores a los límites estipulados respecto a los valores óptimos. Tabla 20. Porcentaje máximo de pérdidas por orientación, inclinación y sombras. Fuente: CTE Se considera la dirección Sur con una desviación de 11º Este como orientación óptima, ya que es la orientación del edificio, y la mejor inclinación, sopt., dependiendo del período de utilización, uno de los valores siguientes: • Consumo constante anual: la latitud geográfica (ϕ =36,36 º) • Consumo preferente en invierno: la latitud geográfica + 10° • Consumo preferente en verano: la latitud geográfica - 10° Se considera que existe integración arquitectónica cuando los captadores cumplen una doble función energética y arquitectónica y además sustituyen elementos constructivos convencionales. Caso Orientación e inclinación Sombras Total General 10 % 10 % 15 % Superposición de módulos 20 % 15 % 30 % Integración arquitectónica 40 % 20 % 50 % DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 73 Se considera que existe superposición arquitectónica cuando la colocación de los captadores se realiza paralela a la envolvente del edificio, no aceptándose en este concepto la disposición horizontal del absorbedor, con el fin de favorecer la autolimpieza de los captadores. En el presente proyecto, se considera el caso General. 3.4.3.2.3. Conexionado. Los captadores se dispondrán en filas constituidas por el mismo número de elementos, conectadas entre sí en paralelo. Se instalarán válvulas de cierre en la entrada y salida de las distintas baterías de captadores y entre las bombas, de manera que puedan utilizarse para aislamiento de estos componentes en labores de mantenimiento, sustitución, etc. Se dispondrá de un sistema para asegurar igual recorrido hidráulico en todas las baterías de captadores. Controlando el flujo mediante mecanismos adecuados, como válvulas de equilibrado. 3.4.3.2.4. Estructura soporte. Si el sistema posee una estructura soporte que es montada normalmente en el exterior, el fabricante deberá especificar los valores máximos de sk (carga de nieve) y vm (velocidad media de viento) de acuerdo con las normas UNE-EN 1991-2-3 y UNE-EN 1991-2-4. El sistema sólo podrá ser instalado en localizaciones donde los valores de sk y vm determinados de acuerdo con las normas UNE-EN 1991-2-3 y UNE-EN 1991-2-4 sean menores que los valores máximos especificados por el fabricante. El diseño y la construcción de la estructura y el sistema de fijación de captadores, permitirá las necesarias dilataciones térmicas, sin transmitir cargas que puedan afectar a la integridad de los captadores o al circuito hidráulico. Los puntos de sujeción del captador serán suficientes en número, teniendo el área de apoyo y posición relativa adecuada, de forma que no se produzcan flexiones en el captador superiores a las permitidas por el fabricante. Los topes de sujeción de los captadores y la propia estructura no arrojarán sombra sobre estos últimos. 3.4.3.2.5. Normativa de mantenimiento. Normativa de obligado cumplimiento: • RITE 2007 Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio por el que se aprueba el nuevo Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE) y sus Instrucciones Técnicas Complementarias (ITE) • UNE-EN 12975-1:2001 Sistemas solares térmicos y sus componentes. Captadores solares. Parte 1: Requisitos generales. • UNE-EN 12975-2:2002 Sistemas solares térmicos y sus componentes. Captadores solares. Parte 2: Método de diseño. 3.4.3.3. Diseño del sistema de acumulación solar. 3.4.3.3.1. Generalidades. Depósito de acero inoxidable o de acero pero con una protección interior contra la corrosión mediante tratamientos vitrificados y protección catódica. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 74 Los acumuladores para ACS cumplirán los requisitos de UNE-EN 12897. El acumulador será de configuración vertical y se ubicará en zona interior. Puesto que el acumulador está directamente conectado con la red de distribución de agua caliente sanitaria, se ubicará un termómetro en un sitio claramente visible por el usuario. El sistema será ser capaz de elevar la temperatura del acumulador a 60°C y hasta 70°C con objeto de prevenir la legionelosis, tal como dispone el RD 865/2003, de 4 de julio. Se ha previsto un conexionado puntual entre el sistema auxiliar y el solar de forma que se pueda calentar este último con el auxiliar, para poder cumplir con las medidas de prevención de legionela. Dado que el acumulador del sistema tiene un volumen mayor de 2 m3 deberán llevar válvulas de corte adecuados para cortar flujos al exterior del depósito no intencionados en caso de daños del sistema. Ha de estar formado por: • Cubeta de agua caliente sanitaria. • Purgador. • Termostato. • Entrada de agua de red. • Entrada de fluido caloportador para calentar el agua. • Salida de fluido caloportador. • Intercambiador de doble pared. • Recirculación. • Termómetro. • Válvula de seguridad. Estará cubierto de una capa aislante y de la envolvente exterior. La envolvente debe de disponer de un agujero de drenaje de medidas apropiadas, según la capacidad del acumulador. Cada acumulador debe ser subministrado de fábrica con las tuberías de acoplamiento, debidamente soldadas antes del tratamiento de protección para las siguientes funciones: • Entrada y salida de fluido caloportador. • Entrada y salida agua sanitaria. • Registro para inspección del interior. • Agujero roscado para termómetro y termostato. • Agujero para vaciado. En la entrada del agua debe de haber una válvula de retención y en el circuito debe de figurar una válvula de seguridad incorporada, debe de ser suministrada juntamente con el aparato. Para el desmontaje de elementos para el mantenimiento preventivo no se debe ser necesario desplazarlo y la operación debe poder realizarse con herramientas ordinarias. Las partes en contacto con el agua sanitaria serán de materiales que no puedan contaminarla. Ha de ser capaz de resistir la presión del agua que se produce en el uso normal. Dispondrá de dispositivos de protección contra la sobrepresión si esta supera en 1 bar la presión nominal. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 81 ángulo mínimo de inclinación de 20º y máximo de 80º, con la cubierta de cristal orientada hacia arriba. Se evitará la posición horizontal y vertical. Hasta que los captadores no estén llenos de fluido caloportador es conveniente cubrirlos, a fin de evitar excesivas dilataciones. 3.4.4.2. Fluido caloportador. Debe de ser suministrado en garrafas o bidones. En la parte de atrás deben figurar los siguientes datos: • Identificación del fabricante. • Nombre comercial del producto. • Identificación del producto. • Peso neto o volumen del producto. • Fecha de caducidad. • Modo de empleo. • Límites de temperatura. • Toxicidad e inflamabilidad. Se ha de almacenar en: • Lugar ventilado. • No expuesto al sol. • Dentro de su envase original y cerrado. • No debe tener contacto con el suelo. 3.4.4.3. Acumuladores. Empaquetados sobre euro palés. Cada aparato debe llevar en un lugar visible, una vez instalado, una placa que indique de manera indeleble: • Identificación del constructor, modelo o tipo. • Símbolo del grado de aislante. • Presión nominal en bares. • Capacidad. Además debe de facilitarse el esquema de instalación donde se indique claramente: • Grifo de cierre. • Purgador de control de estanqueidad. • Válvula de seguridad. • Deberán de almacenarse en lugar seguro sin peligro de impactos. 3.4.4.4. Bomba de circulación. Embalada con todas las protecciones necesarias para su correcto transporte y posterior almacenamiento. Se almacenará depositándola sobre suelo plano y a cubierto. En caso de almacenaje exterior, se cubrirá para protegerlas del agua de lluvia, impactos, las humedades y de los rayos de sol. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 82 El fabricante ha de proporcionar un manual de instrucciones de instalación que ha de contener como mínimo la siguiente información: • Dimensiones, instrucciones sobre el transporte y la manipulación. • Descripción del procedimiento de montaje. • Recomendaciones. En la bomba deben figurar los siguientes datos: • Identificación del fabricante. • Nombre comercial del producto. • Identificación del producto. • Caudal y pérdida de carga de trabajo. • Sentido de circulación. 3.4.4.5. Válvulas. Embalada individualmente en bolsas de plástico, con todas las protecciones necesarias para su correcto transporte y posterior almacenamiento. Se almacenará depositándola sobre suelo plano y a cubierto. En caso de almacenaje exterior, se cubrirá para protegerlas del agua de lluvia, impactos, las humedades y de los rayos de sol. El fabricante ha de proporcionar un manual de instrucciones de instalación que ha de contener como mínimo la siguiente información: • Dimensiones, instrucciones sobre el transporte y la manipulación. • Descripción del procedimiento de montaje. • Recomendaciones. 3.4.5. Condiciones de materiales y equipos. 3.4.5.1. Generalidades. Los distintos materiales a colocar serán nuevos y de primera calidad, de manera que la Dirección Facultativa podrá solicitar los certificados de idoneidad y características que estime oportunos, así como rechazar aquellos que a su juicio no resulten ajustados al presente proyecto. En este sentido, el adjudicatario presentará los certificados que especifiquen las características de aquellos materiales que la Dirección Facultativa estime conveniente. Las tolerancias y condiciones de recepción de los distintos materiales serán los que determine la normativa específica de aplicación. 3.4.5.2. Selección de materiales. Todos los materiales serán de buena calidad y de reconocida casa comercial. Tendrán las dimensiones que indiquen los documentos del proyecto y fije la dirección facultativa. En las tuberías del circuito primario podrán utilizarse como materiales el hierro negro, el cobre y el acero inoxidable, con uniones roscadas, soldadas o embridadas y protección exterior con pintura anticorrosiva. También se admite material plástico acreditado apto para esta aplicación. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 83 Mientras que en las tuberías del circuito secundario podrán utilizarse cobre y acero inoxidable. Además, también se podrán utilizar materiales plásticos que soporten la temperatura máxima del circuito y cumplan con las normas UNE que le sean de aplicación y esté autorizada su utilización por las Compañías de suministro de agua potable. En ningún caso se pueden utilizar tuberías de acero negro. En sistemas directos sólo podrá utilizarse cobre o acero inoxidable en el circuito primario. Cuando sea imprescindible utilizar materiales diferentes en el mismo circuito, especialmente cobre y acero, en ningún caso estarán en contacto debiendo situar entre ambos juntas o manguitos dieléctricos. En todos los casos es aconsejable prever la protección catódica del acero. Cuando se utilice aluminio en tuberías o accesorios, la velocidad del fluido será inferior a 1,5 m/s. y su pH estará comprendido entre 5 y 7. No se permitirá el uso de aluminio en sistemas abiertos o sistemas sin protección catódica. Cuando se utilice cobre en tuberías y accesorios la velocidad del fluido será inferior a 3 m/s en sistemas cerrados y 1,5 m/s en sistemas abiertos. Cuando se utilice acero en tuberías o accesorios la velocidad del fluido será inferior a 3 m/s en sistemas cerrados y el pH del fluido de trabajo estará comprendido entre 5 y 12. Cuando se utilice acero galvanizado en contacto con el fluido de trabajo se evitará que la temperatura del fluido sobrepase 65 ºC en periodos prolongados. La tornillería y piezas auxiliares estarán protegidas por galvanizado o zincado, o bien serán de acero inoxidable. Los materiales situados en intemperie se protegerán contra los agentes ambientales, en particular contra el efecto de la radiación solar y la humedad. Para la protección del material aislante situado en intemperie se podrá utilizar una cubierta o revestimiento de escayola protegido con pinturas asfálticas, poliésteres reforzados con fibra de vidrio o chapa de aluminio. En el caso de depósitos o cambiadores de calor situados en intemperie, podrán utilizarse forros de telas plásticas. La elección de los materiales de la instalación estudiada están especificados en el apartado Memoria Descriptiva siguiendo las bases de este documento. 3.4.5.3. Procedencia. Se tendrá libertad a la hora de proveerse de los materiales y aparatos de todas clases en los puntos que le parezca conveniente, excepto en los casos en que el pliego particular de condiciones técnicas preceptúe una procedencia determinada. Se utilizarán proveedores de serie, de manera que los proyectistas diseñarán las piezas y los proveedores solamente las fabricarán. 3.4.5.4. Reconocimiento de los materiales. Los materiales serán reconocidos en obra antes de su empleo por la dirección facultativa, sin cuya aprobación no podrán ser empleados en la obra. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 84 El contratista proporcionará a la dirección facultativa muestra de los materiales para su aprobación. Los ensayos y análisis que la dirección facultativa crea necesarios, se realizarán en laboratorios autorizados para ello. Los accesorios, codos, latiguillos, racores, etc. serán de buena calidad y estarán igualmente exentos de defectos, tanto en su fabricación como en la calidad de los materiales empleados. 3.4.5.5. Gastos ocasionados por pruebas y ensayos. Todos los gastos originados por las pruebas y ensayos de materiales serán de cuenta de los proveedores. Todo ensayo que no haya resultado satisfactorio o que no ofrezca las suficientes garantías podrá comenzarse de nuevo a cargo de los mismos. 3.4.6. Condiciones de montaje. 3.4.6.1. Montaje de estructura soporte y captadores. Al estar los captadores instalados en el tejado del edificio, deberá asegurarse la estanqueidad en los puntos de anclaje. La instalación permitirá el acceso a los captadores de forma que su desmontaje sea posible en caso de rotura, pudiendo desmontar cada captador con el mínimo de actuaciones sobre los demás. Las tuberías flexibles se conectarán a los captadores utilizando, preferentemente, accesorios para mangueras flexibles. Cuando se monten tuberías flexibles se evitará que queden retorcidas y que se produzcan radios de curvatura superiores a los especificados por el fabricante. El constructor evitará que los captadores queden expuestos al sol por períodos prolongados durante el montaje. En este período las conexiones del captador deben estar abiertas a la atmósfera, pero impidiendo la entrada de suciedad. Terminado el montaje, durante el tiempo previo al arranque de la instalación, si se prevé que éste pueda prolongarse, el constructor procederá a tapar los captadores. 3.4.6.2. Montaje del acumulador. La estructura soporte para depósitos y su fijación se realizará según la normativa vigente. La estructura soporte y su fijación para depósitos de más de 1000 l situados en cubiertas o pisos deberá ser diseñada por un profesional competente. 3.4.6.3. Montaje del intercambiador. Se tendrá en cuenta la accesibilidad del intercambiador, para operaciones de sustitución o reparación. 3.4.6.4. Montaje de la bomba. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 85 Las bombas en línea se instalarán con el eje de rotación horizontal y con espacio suficiente para que el conjunto motor-rodete pueda ser fácilmente desmontado. El acoplamiento de una bomba en línea con la tubería podrá ser de tipo roscado hasta el diámetro DN 32. El diámetro de las tuberías de acoplamiento no podrá ser nunca inferior al diámetro de la boca de aspiración de la bomba. Las tuberías conectadas a las bombas en línea se soportarán en las inmediaciones de las bombas de forma que no provoquen esfuerzos recíprocos. La conexión de las tuberías a las bombas no podrá provocar esfuerzos recíprocos. Todas las bombas estarán dotadas de tomas para la medición de presiones en aspiración e impulsión. Todas las bombas deberán protegerse, aguas arriba, por medio de la instalación de un filtro de malla o tela metálica. 3.4.6.5. Montaje de las tuberías y accesorios. Antes del montaje deberá comprobarse que las tuberías no estén rotas, fisuradas, dobladas, aplastadas, oxidadas o de cualquier manera dañadas. Se almacenarán en lugares donde estén protegidas contra los agentes atmosféricos. En su manipulación se evitarán roces, rodaduras y arrastres, que podrían dañar la resistencia mecánica, las superficies calibradas de las extremidades o las protecciones anti-corrosión. Las piezas especiales, manguitos, gomas de estanqueidad, etc. se guardarán en locales cerrados. Las tuberías serán instaladas de forma ordenada, utilizando fundamentalmente tres ejes perpendiculares entre sí y paralelos a elementos estructurales del edificio, salvo las pendientes que deban darse. Las tuberías se instalarán lo más próximas posible a paramentos, dejando el espacio suficiente para manipular el aislamiento y los accesorios. En cualquier caso, la distancia mínima de las tuberías o sus accesorios a elementos estructurales será de 5 cm. Las tuberías discurrirán siempre por debajo de canalizaciones eléctricas que crucen o corran paralelamente. La distancia en línea recta entre la superficie exterior de la tubería, con su eventual aislamiento, y la del cable o tubo protector no será inferior a: • 5 cm para cables bajo tubo con tensión inferior a 1000 V. • 30 cm para cables sin protección con tensión inferior a 1000 V. • 50 cm para cables con tensión superior a 1000 V. Las tuberías no se instalarán nunca encima de equipos eléctricos, como cuadros o motores. No se permitirá la instalación de tuberías en huecos y salas de máquinas de ascensores, centros de transformación, chimeneas y conductos de climatización o ventilación. Las conexiones de las tuberías a los componentes se realizarán de forma que no se transmitan esfuerzos mecánicos. Las conexiones de componentes al circuito deben ser fácilmente desmontables mediante bridas o racores, con el fin de facilitar su sustitución o reparación. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 86 Se facilitarán las dilataciones de tuberías utilizando los cambios de dirección o dilatadores axiales. Durante el montaje de las tuberías se evitarán en los cortes para la unión de tuberías, las rebabas y escorias. En las ramificaciones soldadas el final del tubo ramificado no debe proyectarse en el interior del tubo principal. Los sistemas de seguridad y expansión se conectarán de forma que se evite cualquier acumulación de suciedad o impurezas. 3.4.6.6. Montaje del aislamiento. El aislamiento no podrá quedar interrumpido al atravesar elementos estructurales del edificio. Tampoco se permitirá la interrupción del aislamiento térmico en los soportes de las conducciones, que podrán estar o no completamente envueltos por el material aislante. Después de la instalación del aislamiento térmico, los instrumentos de medida y de control, así como válvulas de desagües, volante, etc., deberán quedar visibles y accesibles. Las franjas y flechas que distinguen el tipo de fluido transportado en el interior de las conducciones se pintarán o se pegarán sobre la superficie exterior del aislamiento o de su protección. 3.4.7. Programa de mantenimiento. Se definen tres escalones de actuación para englobar todas las operaciones necesarias durante la vida útil de la instalación para asegurar el funcionamiento, aumentar la fiabilidad y prolongar la duración de la misma: • Vigilancia. • Mantenimiento preventivo. • Mantenimiento correctivo. 3.4.7.1. Plan de vigilancia El plan de vigilancia se refiere básicamente a las operaciones que permiten asegurar que los valores operacionales de la instalación sean correctos. Es un plan de observación simple de los parámetros funcionales principales, para verificar el correcto funcionamiento de la instalación. Puede ser llevado a cabo por el usuario, que asesorado por el instalador, observará el correcto comportamiento y estado de los elementos, y tendrá un alcance similar al descrito en la tabla 21. (IV: Inspección visual ) 3.4.7.2. Plan de mantenimiento preventivo El plan de mantenimiento ha de incluir todas las operaciones de mantenimiento necesarias para que el sistema funcione correctamente durante su vida útil. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 87 El mantenimiento preventivo implicará operaciones de inspección visual, verificación de actuaciones y otros, que aplicados a la instalación deberían permitir mantener dentro de límites aceptables las condiciones de funcionamiento, prestaciones, protección y durabilidad de la instalación. Tabla 21. Plan de Vigilancia. Fuente: CTE IV: Inspección visual El mantenimiento preventivo implicará, como mínimo, una revisión anual de la instalación para instalaciones con área de apertura de captación inferior a 20 m2 y una revisión cada seis meses para instalaciones superiores a 20 m2. En las tablas 22, 23, 24, 25,26 y 27 se definen las operaciones de mantenimiento preventivo que deben realizarse, la periodicidad mínima establecida (en meses) y observaciones en relación con las prevenciones a observar. Elemento de la instalación Operación Frecuencia (meses) Descripción Limpieza de cristales A determinar Con agua y productos adecuados Cristales 3 IV - Condensaciones en las horas centrales del día Captadores Juntas 3 IV - Agrietamientos y deformaciones Absorbedor 3 IV - Corrosión, deformación, fugas, etc. Conexiones 3 IV - Fugas Estructura 3 IV - Degradación, indicios de corrosión. Circuito Primario Tubería, aislamiento y sistema de llenado 6 IV – Ausencia de humedad y fugas Purgador manual 3 Vaciar el aire del botellín Termómetro Diaria IV - Temperatura Circuito Secundario Tubería y aislamiento 6 IV – Ausencia de humedad y fugas Acumulador Solar 3 Purgado de la acumulación de lodos de la parte superior del depósito DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 88 Tabla 22. Plan de mantenimiento para el sistema de captación. Fuente: CTE IV: Inspección visual (*): Estas operaciones se realizarán, según proceda, en el caso de que se haya optado por el tapado o vaciado parcial de los captadores para prevenir el sobrecalentamiento. Equipo Frecuencia (meses) Descripción Captadores 6 IV - Diferencias sobre original IV – Diferencia entre captadores Cristales 6 IV – Condensaciones y suciedad Juntas 6 IV – Agrietamientos, deformaciones Absorbedor 6 IV – Corrosión, deformaciones Carcasa 6 IV - Deformación, oscilaciones, ventanas de respiración. Conexiones 6 IV – Aparición de fugas Estructura 6 IV – Degradación, indicios de corrosión y apriete de tornillos Captador (*) 12 Tapado parcial del campo de captadores Captador (*) 12 Destapado parcial del campo de captadores Captador (*) 12 Vaciado parcial del campo de captadores Captador (*) 12 Llenado parcial del campo de captadores DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 89 Tabla 23. Plan de mantenimiento para el circuito hidráulico. Fuente: CTE IV: Inspección visual CF: Control de funcionamiento. Tabla 24. Plan de mantenimiento para el sistema eléctrico y de control. Fuente: CTE IV: Inspección visual. CF: Control de funcionamiento. Equipo Frecuencia (meses) Descripción Fluido refrigerante 12 Comprobar su densidad y pH Estanqueidad 24 Efectuar prueba de presión Aislamiento al exterior 6 IV - Degradación protección de uniones y ausencia de humedad. Aislamiento al interior 12 IV – Uniones y ausencia de humedad Purgador automático 12 CF y limpieza Purgador manual 6 Vaciar el aire del botellín Bomba 12 Estanqueidad Vaso de expansión cerrado 6 Comprobación de la presión Vaso de expansión abierto 6 Comprobación del nivel Sistema de llenado 6 CF - Actuación Válvula de corte 12 CF – Actuaciones (abrir y cerrar) para evitar agarrotamento. Válvula de seguridad 12 Cf - Actuación Equipo Frecuencia (meses) Descripción Cuadro eléctrico 12 Comprobar que esté bien cerrado para que no entre polvo Cuadro diferencial 12 CF-Actuación Termostato 12 CF-Actuación Verificación del sistema de medida 12 CF-Actuación DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 90 Tabla 25. Plan de mantenimiento para el sistema de acumulación. Fuente: CTE Tabla 26. Plan de mantenimiento para el sistema eléctrico y de control. Fuente: CTE CF: Control de funcionamiento. Tabla 27. Plan de mantenimiento para el sistema de energía auxiliar. Fuente: CTE CF: Control de funcionamiento. Dado que el sistema de energía auxiliar no forma parte del sistema de energía solar propiamente dicho, sólo será necesario realizar actuaciones sobre las conexiones del primero a este último, así como la verificación del funcionamiento combinado de ambos sistemas. Se deja un mantenimiento más exhaustivo para la empresa instaladora del sistema auxiliar. 3.4.7.3. Plan de mantenimiento correctivo Las actividades de mantenimiento correctivo no pueden estar sometidas a un plan, dado el carácter impredecible de estas acciones. Como su propio nombre indica, las acciones de Equipo Frecuencia (meses) Descripción Depósito 12 Presencia de lodos en el fondo Ánodos de sacrificio 12 Comprobación del desgaste Ánodos de corriente impresa 12 Comprobación del buen funcionamiento Aislamiento 12 Comprobar que no hay humedad Equipo Frecuencia (meses) Descripción Intercambiador de placas 12 CF-Eficiencia y prestaciones 12 Limpieza Intercambiador de serpentín 12 CF-Eficiencia y prestaciones 12 Limpieza Equipo Frecuencia (meses) Descripción Sistema Auxiliar 12 CF-Actuación Sondas de temperatura 12 CF-Actuación DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 97 4.2. Sistema de acumulación Nº Ord. Concepto Cantidad Precio/ud (€) Total (€) 2.1 Ud. Acumulador solar Saunier Duval modelo 2 4.080,00 € 8.160,00 € BDLN-3500 o similar con las siguientes características: ▪ Están fabricados en acero al carbono y cuenta con aislamiento térmico en poliuretano inyectado en molde. ▪ Capacidad de A.C.S: 3500 litros ▪ Peso en vacío: 576 kg ▪ Diámetro exterior: 1660 mm ▪ Altura total: 2580 mm Total Sistema de Acumulación 8.160,00 € 4.3. Sistema de intercambio Nº Ord. Concepto Cantidad Precio/ud (€) Total (€) 3.1 Intercambiador de placas Fagor, modelo IP-75, 1 690,00 € 690,00 € o similar con las siguientes características: ▪ Número de placas: 30 ▪ Potencia de intercambio: 66,47 kW ▪ Área de intercambio: 1,4 m2 ▪ Pérdida de carga primario: 17,4 kPa ▪ Pérdida de carga secundario: 18,3 kPa. ▪ Salto térmico primario: 75-59 ºC. ▪ Salto térmico secundario: 50 - 66 ºC  Caudal primario máximo: 3810 l/h  Caudal secundario máximo: 3631 l/h Total Sistema de Intercambio 690,00 € 4.4. Sistema hidráulico Nº Ord. Concepto Cantidad Precio/ud (€) Total (€) 4.1 Ud. Bomba centrífuga de circulación del primario, 2 743,00 € 1.486,00 € Grundfos modelo MAGNA1 25-80, o similar con las siguientes características: ▪ Caudal: 2,85 m3/h ▪ Altura: 6,55 m.c.a. ▪ Potencia absorbida: 125 W 4.2 Ud. Bomba centrífuga de circulación del 2 549,00 € 1.098,00 € secundario, Grundfos modelo MAGNA1 25-40, o similarcon las siguientes características: ▪ Caudal: 1,47 m3/h ▪ Altura: 3,22 m.c.a. ▪ Potencia absorbida: 55 W 4.3 Ud. Vaso de expansión Direnova Solar 18 o 1 57,75 € 57,75 € similar con lassiguientes características: ▪ Capacidad 18 litros ▪ Presión máxima de trabajo: 10 bar 4.4 m. Tubería de cobre 22 x 1,5 mm 36,51 5,42 € 197,88 € DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 98 Nº Ord. Concepto Cantidad Precio/ud (€) Total (€) 4.5 m. Tubería de cobre 28 x 1,5 mm 72,71 7,10 € 516,24 € 4.6 m. Tubería de cobre 35 x 1,5 mm 86,54 9,32 € 806,55 € 4.7 m. Aislamiento Armaflex AF de tubería de 22 mm 51,45 13,51 € 695,09 € con espesor de 35 mm 4.8 m. Aislamiento Armaflex AF de tubería de 28 mm 75,03 16,38 € 1.228,99 € con espesor de 35 mm 4.9 m. Aislamiento Armaflex AF de tubería de 35 mm 102,13 18,31 € 1.870,00 € con espesor de 35 mm 4.10 Ud. Válvula de compuerta bronce/latón 22 mm 18 22,76 € 409,68 € a la entrada y salida de baterías de captadores. 4.11 Ud. Válvula de compuerta bronce/latón 35 mm: 11 44,22 € 486,42 € ▪ Entrada y salida de campo solar: 2 ▪ Grupo bombeo primario: 4 ▪ Entrada y salida de intercambiador: 4 4.12 Ud. Válvula de compuerta bronce/latón 28 mm: 13 28,45 € 369,85 € ▪ Entrada y salida de intercambiador: 2 ▪ Grupo bombeo secundario: 4 ▪ Entrada y salida de acumuladores solares: 4 ▪ Conexión subsistema solar con sistema auxiliar: 3 4.13 Válvula de retención de bronce con cierre clapeta 2 81,56 € 163,12 € deslizante PN-16 de 35 mm para grupo de bombeo primario. 4.14 Válvula de retención de bronce con cierre clapeta 2 50,22 € 100,44 € deslizante PN-16 de 28 mm para grupo de bombeo secundario. 4.15 Ud. Codo 90º de cobre 22 mm 12 24,30 € 291,60 € 4.16 Ud. Codo 90º de cobre 28 mm 14 45,50 € 637,00 € 4.17 Ud. Codo 90º de cobre 35 mm 18 83,07 € 1.495,26 € 4.18 Ud. Unión en T 35 mm 7 59,01 € 413,07 € 4.19 Ud. Purgador automático a la salida del campo 2 211,00 € 422,00 € solar y en vaso de expansión Caleffi 4.20 Sist. llenado y vaciado digital 500L,Termicol 1 4.718,00 € 4.718,00 € 4.21 Filtro de agua de 1-1/4” 2 160,00 € 320,00 € 4.22 Filtro de agua 1” 2 115,60 € 231,20 € Total Sistema Hidráulico 18.014,15 € 4.5. Sistema de control y regulación Nº Ord. Concepto Cantidad Precio/ud (€) Total (€) 5.1 Ud. unidad de control y regulación de la marca 1 671,00 € 671,00 € VIESSMAN modelo Vitosolic 200 por diferencia de temperaturas o similar. 5.2 Ud.Termómetro PT1000 sumergible, hasta 6 16,00 € 96,00 € 180 ºC 5.3 Manómetros de esfera seca toma 1/4", de 0-10 bar 4 8,09 € 32,36 € D.50 Total Sistema de Control y Regulación 799,36 € DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 99 4.6. Presupuesto total • Sistema de captación: 37.480,00 € • Sistema de acumulación: 8.160,00 € • Sistema de intercambio: 690,00 € • Sistema hidráulico: 18.014,15 € • Sistema de regulación y control: 779,36 € TOTAL INSTALACIÓN SOLAR: 65.143,51 € RATIO (€ Sistema Solar/ 𝐦𝟐 de captación): 864,29 €/𝐦𝟐 IVA (21%): 13.580,14 € El presupuesto de este proyecto asciende a 78.823,65 € SETENTA Y OCHO MIL OCHOCIENTOS VEINTITRES CON SESENTA Y CINCO EUROS. Figura 34. Peso de los sistemas en el presupuesto. Sist.Captación 57,53% Sist.Acumulación 12,53% Sist.Intercambio 1,06% Sist.Hidraúlico 27,65% Sist.Control y Regulación 1,23% Sist.Captación Sist.Acumulación Sist.Intercambio Sist.Hidraúlico Sist.Control y Regulación DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 100 5. PLANOS En este apartado se incluyen los planos del edificio, de la instalación y de la sala de máquinas. En los planos relativos a la instalación se ha dibujado en cian las tuberías que llevan el agua fría, en rojo las de agua caliente, en magenta cuando las dos anteriores se superponen en el plano, y en amarillo las tuberías que van desde el segundo depósito al depósito auxiliar.se ha dibuja A continuación se muestra un índice con los distintos planos: 5.1. Emplazamiento. 5.2. Edificio 5.2.1. Planta baja edificio. 5.2.2. Primera planta edificio. 5.2.3. Cubierta edificio. 5.3. Esquema de principio. 5.3.1. Diagrama de principio. 5.3.2. Diagrama de principio y control. 5.4. Distribución de captadores. 5.4.1. Distribución de captadores en cubierta. 5.4.2. Cubierta edificio con captadores solares. 5.5. Edificio con instalación solar. 5.5.1. Secciones edificio con instalación solar. 5.5.2. Sección edificio módulo central y gimnasio con instalación solar. 5.6. Sala de máquinas. 5.6.1. Interior sala máquinas. 5.6.2. Exterior sala máquinas. DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR POR EL MÉTODO f-CHART.APLICACIÓN A LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN UN INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA 101 5.1. Emplazamiento.