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1. INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN 1.1 Datos Edificio compuesto por 5 plantas + baja + 2 sótanos. Se encuentra localizado en México. A efectos de cálculo se ha considerado localizado en Andalucía por falta de datos en esta zona. Es una rehabilitación de un edificio de oficinas para convertirlo en un edificio universitario de enseñanza. A estos usos se añaden una pequeña residencia con habitaciones y baños comunes situada en las dos últimas plantas y un parking en los sótanos. 1.2 Descripción general de la instalación Las instalación de climatización se realizará conforme a las prescripciones descritas en el Código Técnico de Edificación (CTE) RD 314/2006 (BOE 74/28 de Marzo de 2006) y de acorde al Reglamento de Instalaciones Técnicas de los Edificios. El edificio se divide en zonas de climatización según usos y sistemas de calefacción y acondicionamiento del aire. Para cada zona se realizará una evaluación de cargas térmicas de acuerdo al CTE DB HE y posteriormente se procede a subsanar las pérdidas o ganancias de energía. Debido a la diferencia de usos dentro del edificio, se emplearán diversos sistemas de calefacción y acondicionamiento del aire para lograr ofrecer un mejor servicio y de mayor calidad a todos los usuarios del edificio. La zonificación de usos dentro del edificio se establece de la siguiente manera:
- Aulas, talleres, etc: climatización por aire (UTA) - Cafetería, salón de actos, auditorio y salas de mayor concurrencia pública:
climatización por aire (UTA) - Residencia ( habitaciones ) : calefacción convencional por agua caliente.
1.3 Descripción interior de la instalación ZONA 1 + ZONA 2 : AULAS, CAFETERÍA Y AUDITORIO / SALÓN DE ACTOS La climatización de estos espacios se realiza a través de una instalación por aire primario ( inducción o agua/aire ) que dispondrá de un intercambiador de calor en las salidas de aire de los locales más importantes a aclimatar. El intercambiador preparará el aire primario correspondiente a la cantidad de aire fresco que ha de entrar en el local, y el aire de recirculación con caudales 3 o 4 veces mayores alos del aire primario. Además, este sistema de inducción, permitirá la regulación de la temperatura en cada uno de los distintos espacios. Se trata de un sistema de expansión indirecta, en el que el aire es expulsado a través de unos difusores circulares ubicados en el techo y recirculado mediante rejillas. Como elemento emisor de calor y frío, se ha decidido impulsar el aire primario pre tratado en la UTA a través de emisores FAN-COIL, que distribuyen el aire por una red de conductos situada en el falso techo.
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Las distintas UTAS de aire primario, estarán ubicadas en cubierta junto con el grupo de refrigeración. Cálculos de cargas térmicas en TIEMPO FRÍO ( ejemplo de cálculo con el aula de exposición, superficie = 412,25 m2 ) A ) Cargas térmicas por transmisión Transmitancia de fachada Transmitancia _ U= 0’51 (W/m2K) Transmitancia de huecos Todos los huecos se realizan con carpintería de aluminio con ruptura de puente térmico y vidrio 6+6+6. Uh= (1 – FM) x Uh,v + FM x Uh,m Fachada SUR ( S x i x U ) = 30’12 Fachada ESTE ( S x i x U ) 44’84 Huecos SUR ( S x i x U ) = 35’31 Huecos Este( S x i x U ) = 28’88 Total = 139,15 Ptr= U x S x (Ti – Te)= 139,15 x 24’4= 3395,26 W B ) Cargas térmicas por renovación de aire Caudal mínimo= nº personas x Caudal= 50 x 3l/s= 150 l/s Pre= Qv x (Ti – Te) x ρ x Ce= 150 x 24’4 x 1’20 x 0’34= 1493,28W B ) Cargas relativas Pt = 3395,26 Pv = 1493,28 Totales ( Pt + Pv) = 4888,28 Relativa = 4888,28 / 412,25 = 11,85 Cálculos de cargas térmicas en TIEMPO CÁLIDO ( ejemplo de cálculo con el aula de exposición, superficie = 412,25 m2 ) A ) Cálculo de ganancias térmicas por transmisión y radiación a través de cerramiento exterior opaco y cerramientos acristalados Datos: Temperatura exterior de cálculo: 36 ºC HR(%) exterior: 49 W (g/kg) exterior: 18’5 Temperatura interior: Teq= 26ºC HR(%) interior: 45
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W (g/kg) interior: 9 Diferencia de temperatura: 36 – 26= 10ºC El cerramiento tiene una transmitancia U= 0,51 W/m2 K. Esta constituido con material cerámico y su peso unitario se estima en 500kg/m2. El factor solar del vidrio de los huecos g= 0’75 y el factor de sombra Fs de sus elementos de protección es de 0’70. Transmitancia _ U= 1/Rt= 0’51 (W/m2K) Cargas por transmisión en cerramientos acristalados: todos los huecos se realizan con carpintería de aluminio con ruptura de puente térmico y vidrio 6+6+6. Prh= S x Rs x Fps= 4520 Pst= U x S x (Teq – Ti)= 300’83 W B ) Cálculo de ganancias por renovación de aire Caudal minimo= nº personas x Caudal= 50 x 3l/s= 150l/s= 540 m3/h ( Sensible) Psv= Qai x ρ x Cp x (Te –Ti)= 540 x 1’20 x 0’28 x 11= 1995,84 W ( Latente) Piv= Qae x ρ x λ x (We –Wi)= 540 x 1’20 x 0’585 x 9’5= 3601,26 W Aportaciones interiores de calor Ocupantes Pi= ( esp ó elp ) x N -Sensible= 50 x 71 = 3550 W esp= 76 W/per para actividad sentado, trabajo ligero. -Latente= 50 x 60 = 3000 W esl= 70 W/per para actividad sentado, trabajo ligero. C) Cálculo de cargas relativas Ps= 10065,84 Pi = 6601 Total = 16666,84 Relativa = 40,42 Cálculos de cargas térmicas TOTALES en TIEMPO FRÍO Qt ( planta baja ) = Qs.actos + Qcaf+ Qaulas = 40867,49 W Qt ( planta tipo ) = Qaulas =18534,3 W Qt ( planta residencia ) = Q espacios comunes = 10385,6 W Qt ( edificio ) = Qt ( planta baja ) + [ 3 x Qt ( planta tipo )] +[2 x Qt (planta residencia )] = 117241,59 W Cálculos de cargas térmicas TOTALES en TIEMPO CÁLIDO Qt ( planta baja ) = Qs.actos + Qcaf+ Qaulas = 164389,56 W Qt ( planta tipo ) = Qaulas = 72171,76 W Qt ( planta residencia ) = Q espacios comunes = 41542,4 W Qt ( edificio ) = Qt ( planta baja ) + [ 3 x Qt ( planta tipo )] +[2 x Qt (planta residencia )] = 463989,16 W
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ZONA 3: RESIDENCIA La instalación de calefacción de las habitaciones es por agua caliente y generación centralizada de calor, con red bitubular de distribuidor de ida superior ( paraguas ), retorno invertido y distribuidor inferior. Las tuberías son de acero negro y los emisores son radiadores de elementos de aluminio, teniendo en cuenta los problemas de corrosión que pudieran producirse por ser de diferentes metales ( diferente potencial eléctrico y diferente comportamiento frente al agua ya que dilatan a diferentes temperaturas ). Cada radiador cuenta con una llave de entrada ( de doble reglaje ) y una llave de salida (detentor). Además dispondrán de un purgador para eliminar el aire que pueda acumularse en las partes superiores de los circuitos. Para reducir las pérdidas de calor, toda la red se encontrará aislada con materiales que posean buenas características aislantes térmicas. En este caso, se emplearán coquillas de fibra de vidrio aglomerada con resinas de poliestireno expandido. Los dispositivos de dilatación para compensar las dilataciones y contracciones sufridas por los cambios de temperatura se ubicarán en los tramos rectos y largos de las tuberías. La instalación en el cuarto de calderas estará provista de un depósito de combustible líquido ( gasóleo ) con la boca de carga en el sótano -1 para el suministro a través de camión y con posibilidad de estacionamiento a una separación menor de dos metros. El conducto del depósito será menor de 3” de diámetro, con una pendiente del 5% y de longitud menor de 25 m. Cálculos: A ) Cálculo del número de elementos necesarios por emisor: Carga por habitación doble: 920 W Carga por habitación triple: 1380W Carga por habitación cuádruple: 1840 W Temperatura ida: 82,5 º Temperatura retorno: 65º Temperatura interior de cálculo: 21º Emisores de elementos de aluminio: P (50º) = 97 W T media radiador = (82,5 + 65) / 2 = 73,75º Diferencia de temperatura= 73,75 – 21 = 52,75º P = 97 ( 52,75 / 50 ) 1,3 = 104 W / elemento Hab. doble: 920/104 = 8,84 9 elementos Hab. triple: 1380/104 = 13,26 14 elementos ( 2 radiadores de 7 el. cada uno) Hab. Cuádruple: 1840 / 104 = 9 elementos B) Cálculo de los diámetros de ida y retorno del montante y la entrada de alimentación por planta.
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ΣP = 4600 + 5520 + 4140 = 14260 W T ida – T ret = 82,5 – 65 = 17,5º Q = ΣP/ ( Ti – Tr ) x 1 x 1,163 = 710,8 l/h = 0,19 l/s Diámetro nominal ¾” Velocidad maxima 0,60 m/s Aislamiento 25 mm P montante = 14260 x 2 = 28520 W Q montante = 1401, 3 l/ h = 0,38 l/s Diámetro nominal 1” Velocidad máxima 0,70 m/s Aislamiento 25 mm C) Dimensionamiento depósito de combustible para calefacción V cal = ( P gen/ C x peso esp. x p x r ) x H x ( G + n(T-a)/ Ti – Te ) x F x C V cal = 10180 l Dos depósitos de 5090 l cada uno.
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CÁLCULO DE LOS CONDUCTOS DE IMPULSIÓN PARA UN AULA TIPO -El caudal del conducto a la entrada del aula es: Q= 180l/s = 648m3/h= 0’18m3/s La velocidad tomada para el aire es de 3m/s, ( valor comprendido entre 3 – 7 m/s recomendados para locales con alta exigencia acústica o redes con pequeños caudales ). Por lo tanto según el nomograma de las ecuaciones de Darcy-Weisbach y Colebrook, para cualquier material de rugosidad k= 0’1mm para circulación de aire por conductos circulares la sección del conducto a la entrada del aula es: S= 250mm de diámetro interior. La sección rectangular equivalente es: ( 150 x 300 )mm -El caudal de una de las bocas de impulsión es: Q b.imp= 0’18/20 = 0’01 m3/s. Por lo tanto la sección para un conducto circular es: S= 80mm. La sección rectangular equivalente es: ( 70 x 100 )mm -El caudal de 2 de las bocas de impulsión es: Q b.imp= 0’01 x 2 = 0’02m3/s. Por lo tanto la sección para un conducto circular es: S= 100mm. La sección rectangular equivalente es: ( 90 x 130 )mm Para los conductos de la red de extracción de aire, se tomarán las mismas secciones que para la red de impulsión. Para la impulsión del aire se utilizarán difusores circulares situados en el techo aprovechando el efecto COANDA. Los datos técnicos son los que siguen: -El difusor está situado en el centro del techo de un recinto cuadrado. -El tipo de vena es adherente, es decir, el difusor está montado a ras de techo. -La altura del recinto es de 3,20 ± 0’5m. -El incremento de temperatura es igual a 10ºC ( diferencia entre temperatura del aire impulsado y la temperatura del aire del recinto. -El índice sonoro NR está basado en el nivel de potencia sonora sin atenuación del local y sin compuerta (montaje según ISO). -La velocidad efectiva ( m/s )= 2m/s. -Diámetro nominal ( mm )= 200mm
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2. INSTALACIONES DE VENTILACIÓN La ventilación en las plantas de garaje se llevará a cabo mediante extracción forzosa siguiendo la normativa vigente del CTE. La red consiste en una instalación de conductos colgados del techo y conectada a dos ventiladores en cada sótano. Se determinan necesarias dos redes ya que el número de plazas de garaje está comprendido entre 15 y 80. Los conductos serán de chapa de sección rectangular con un descuelgue máximo de 350 mm. Debido a la envergadura del edificio, se cree conveniente la instalación de aspiradores estáticos ( shunts) para la extracción del aire en aseos, cuartos húmedos y cocinas de planta baja. Los conductos principales sirven a las 6 plantas del edificio y las rejillas de extracción se sitúan en la parte más alta del local a ventilar, a una distancia del techo menor que 100mm. Según CTE, el remate superior del shunt se localizará a una distancia no inferior de 2 metros y superando 1,3 veces la altura de cualquier objeto situado a menos de 2 metros. Cálculos ( planta libre: 3m ) A ) Cálculo de rejillas de extracción forzada en sótanos. Rejillas de extracción situadas con una máxima separación de 10m. entre bocas y cubriendo una superficie máxima de 100 m2. Plazas totales de aparcamiento por planta: 56_ 2 redes Caudal total: 120 l/s / plaza x 56 = 6720 l/s B ) Dimensionamiento por tramos de los conductos de la red. Tramo AB: Q = 36 plazas x 120 l/s = 4320 l/s = 4,32 m3/s Velocidad = 9 m/s Q = v/A
D= √(4,32 x 4) /(∏ x 9) = 0,781 = 781 mm _ Conducto rectangular: 1000 x 550 Tramo BC: Q = 3 m3/s Velocidad = 9 m/s Q = v/A D= 650 mm _ Conducto rectangular: 800 x 450 Tramo CD: Q = 1,9 m3/s Velocidad = 9 m/s Q = v/A D= 518 mm _ Conducto rectangular: 600 x 350 Tramo CD: Q = 0,80 m3/s
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Velocidad = 9 m/s Q = v/A D= 336 mm _ Conducto rectangular: 400 x 250 C ) Potencia del ventilador P = ( Q x ∆P ) / η P = 1079,37 W A continuación se especifican las características técnicas de los ventiladores:
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