memoria de cálculo

Instalacin trmica para un hotel de costa de cuatro estrellasSituaci n :

Memoria Justificativa

Barranco Balito Mogn

Autore s:

Julio Jess Lorenzo Brisson Santiago Peate Vera Departamento de Ingeniera civil. rea de proyectos

Peticio n a ri o: Fecha de entrega:

Mayo de 2011

Clculo de la instalacin trmica para A.C.S2

Instalacin trmica para un hotel de costa de cuatro estrellas


NDICECLCULO DE LA INSTALACIN TRMICA PARA A.C.S................51. 2. Clculo de la demanda........................................................................5 Clculos solares..................................................................................6 2.1. Clculo del nmero de colectores solares......................................................6 2.2. Hoja de clculo...............................................................................................8 2.3. Frmulas utilizadas.......................................................................................11 2.4. Estudio del nmero de paneles y el porcentaje de aporte............................13 Flujos msicos en los circuitos...........................................................14 3.1. Circuito caldera ACS (grupo de bombeo B4).................................................14 3.2. Circuito solar ACS (Grupo de bombeo B3)....................................................14 3.3. Circuito bombas de calor piscina (Grupo de bombeo B6).............................15 3.4. Circuito solar piscina (Grupo de bombeo B5)................................................15 3.5. Flujo para el grupo de bombeo B2................................................................15 3.6. Flujo para el grupo de bombeo B7................................................................16 3.7. Grupo de bombeo B1....................................................................................16 Dimensionado...................................................................................17 4.1. Dimensionamiento de bombas.....................................................................17 4.2. Dimensionamiento de depsitos de inercia..................................................17 4.3. Dimensionamiento de intercambiadores de calor........................................18 4.4. Dimensionado de los Acumuladores.............................................................18 4.5. Dimensionado de la caldera.........................................................................18

3.

4.

5. CLCULO DE LAS PISCINAS..............................................205.1. Clculo de las cargas trmicas de las piscinas.................................20 5.1.1. Frmulas Utilizadas...................................................................................22 5.1.2. Hoja de clculo..........................................................................................24 5.1.3. Estudio del nmero de paneles solares y su inclinacin............................27

6. DISPOSITIVOS................................................................286.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. Caldera..........................................................................................28 Colector solar................................................................................29 Acumuladores................................................................................30 Intercambiadores de calor..............................................................31 Bombas de agua............................................................................32



6.6. 6.7. 6.8. 6.9.

Bombas de calor............................................................................33 Radiadores....................................................................................34 Vlvulas de 2 y 3 vas.....................................................................35 Actuadores 2 y 3 vas:....................................................................35

6.10. Controladores perifricos (Autmata).............................................36 6.11. PC industrial..................................................................................37 6.12. Contactores...................................................................................38



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Clculo de la instalacin trmica para A.C.S1. Clculo de la demandaComo clculo estimativo de referencia utilizaremos el dato proporcionado por el Cdigo Tcnico de la Edificacin, en documento bsico "HE 4 Ahorro de energa" en el que marca a travs de la siguiente tabla los distintos consumos de agua caliente sanitaria, de diferentes edificaciones segn su uso y ocupacin, marcando como temperatura de produccin 600C como podemos observar:

Nuestro hotel de cuatro estrellas de litoral con 250 Habitaciones dobles y dos piscinas exteriores, que a efectos de clculo no se tendrn en cuenta por su independencia. La capacidad del hotel es de 500 personas. Se estima un consumo de agua para todo uso de 100 litros por persona y da. En el reglamento se estipula un gasto de 70 litros por persona y da, nosotros aadimos 30 litros por persona y da en alusin a los dems servicios del hotel. Demanda diaria de agua: 500 personasx 100 LitrosPersonada=50000 Litrosda Tomamos una proporcin de agua fra y de agua caliente respecto del consumo total, la proporcin es del 70% de agua caliente sanitaria (A.C.S) y de un 30% de agua fra. Demanda de A.C.S:50000 Litrosdax 0.7=35000 Litrosda



2. Clculos solaresPara el clculo de la potencia solar requerida, se atiende a los criterios del CTE en su Exigencia bsica HE 4: Contribucin solar mnima de agua aliente sanitaria. Teniendo en cuenta una demanda total de ACS mayor de 20.000 litros diarios, y encontrndose la instalacin en la zona climtica V, la contribucin solar mnima ser del 70%. 2.1.Clculo del nmero de colectores solares A continuacin procedemos a calcular el nmero de colectores solares necesario para nuestra instalacin de agua caliente sanitaria (ACS) Primero debemos disponer de una serie de datos del lugar de emplazamiento, al ser un hotel de 4 estrellas de litoral, hemos elegido el sur de Gran Canaria.Meses T DEL AGUA FRIA C (CENSOLAR) T DEL AGUAFRIA C (UNE94002:2005 ) TEMPERATU RA MEDIA AMBIENTE C MEDIA DE HORAS DE SOL DIARIAS Irradiacin global horizontal kWh/(m2dia)

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiemb re Octubre Noviemb re Diciembr e

8 9 11 13 14 15 16 15 14 13 11 8

15 15 16 16 17 18 19 19 19 18 17 16

19,3 20,3 20,3 21,1 21,4 22,7 24,1 25,5 24,9 23,5 21,9 20,8

5,6 5,6 7,3 6,6 7,8 6,8 8,9 9,2 8,1 6 5,5 5,3

4,272222222 6,288888889 5,747222222 7,108333333 6,877777778 6,975 6,052777778 6,683333333 4,469444444 4,902777778 4,25 3,8

Factor solar para superficies inclinadas para 28 de latitud



NGULO DE INCLINACIO N

15

20

30

40

45

50

60

70

80

90

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBR E OCTUBRE NOVIEMBR E DICIEMBRE

1,1 4 1,1 1 1,0 7 1,0 2 0,9 9 0,9 8 0,9 9 1,0 3 1,0 8 1,1 3 1,1 7 1,1 7

1,17 1,13 1,08 1,02 0,97 0,95 0,97 1,02 1,09 1,06 1,21 1,21

1,22 1,15 1,07 0,98 0,92 0,89 0,92 0,99 1,09 1,2 1,27 1,27

1,24 1,15 1,04 0,92 0,84 0,8 0,84 0,93 1,06 1,21 1,3 1,3

1,23 1,14 1,01 0,89 0,79 0,75 0,79 0,89 1,04 1,2 1,3 1,3

1,22 1,12 0,98 0,84 0,73 0,69 0,73 0,84

1,18 1,1 0,9 1,05 7 0,7 0,9 9 0,6 0,73 1 0,4 0,61 8 0,4 0,57 2 0,4 0,61 7

1 0,86 0,66 0,47 0,33 0,27 0,32 0,46 0,67 0,91 1,08 1,1

0,88 0,72 0,52 0,32 0,17 0,11 0,16 0,31 0,53 0,77 0,95 0,98

0,73 0,6 0,8 1 0,92 1 1,0 1,18 1,12 3 1,1 1,3 1,26 8 1,1 1,3 1,26 9

Teniendo stos datos, necesitamos estimar la demanda de ACS a cubrir por el sistema solar, en Canarias al estar en zona V, se nos requiere que cubramos al menos un 70% de la demanda con energa solar trmica. Datos del hotel Datos de entrada del Hotel Habitaciones simples Habitaciones dobles Litros de ACS por persona y da Temperatura del ACS (C) % de la demanda a cubrir con energa solar Datos de entrada del Colector a usar

0 250 70 60

70



Marca: Modelo:Rendimiento ptico (o): Coeficiente de prdida de calor o: Coeficiente de prdida de calor 1: Superficie de absorcin (m2): Frs,o: Inclinacin de colocacin (grados):

Viessmann Vitosol 300-F 0,84 3,86 0,0139 2,32 0,9 15

Datos de salida Demanda diaria de ACS (litros): Demanda diaria de ACS (m3): Nmero de huspedes: 350 00 35 500

Ahora disponemos de todos los datos necesarios para calcular el nmero de paneles que necesitaremos en nuestro hotel para satisfaces al menos un 70% de la demanda. La orientacin de los paneles ser preferiblemente Norte-Sur. 2.2.Hoja de clculo Los clculos presentados a continuacin son procedentes de una hoja de clculo en la que se han encadenado las operaciones necesarias para llegar al resultado del nmero de paneles necesario. Las tres tablas que aparecen a continuacin son realmente una sola presentada de izquierda a derecha, las frmulas utilizadas se explican al final.

Demanda y paneles termo solaresConsum o Demand Irradiaci Demanda T del agua a n global energtic de red energti horizont a ca al (Ih)

Das



Unidades

DATO 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31

m3

C

kcal

KW*h

KW*h/ (m2da)

Meses EneroFebrero

DATO 1085 980 1085 1050 1085 1050 1085 1085 1050 1085 1050 1085 15 15 16 16 17 18 19 19 19 18 17 16 4882500 0 4410000 0 4774000 0 4620000 0 4665500 0 4410000 0 4448500 0 4448500 0 4305000 0 4557000 0 4515000 0 4774000 0 56773,255 81 51279,069 77 55511,627 91 53720,930 23 54250 51279,069 77 51726,744 19 51726,744 19 50058,139 53 52988,372 09 52500 55511,627 91

DATO 4,272222 222 6,288888 889 5,747222 222 7,108333 333 6,877777 778 6,975 6,052777 778 6,683333 333 4,469444 444 4,902777 778 4,25 3,8

MarzoAbril

MayoJunio

JulioAgosto

Septiemb reOctubre

Noviemb reDiciembre

Demanda total 637325,58 14



Fr a 30 T de media inclinaci del n de ambient los e panelesC

T

nmero de horas Ib (mes) de sol / da

Frs,o

Radiaci n til/m2

C

horas

W/m2

-

-

(KW*h)/ (m2dia)

DATO 1,22 1,15 1,07 0,98 0,92 0,89 0,92 0,99 1,09 1,2 1,27 1,27

DATO 19,3 20,3 20,3 21,1 21,4 22,7 24,1 25,5 24,9 23,5 21,9 20,8 40,7 39,7 39,7 38,9 38,6 37,3 35,9 34,5 35,1 36,5 38,1 39,2

DATO 5,6 5,6 7,3 6,6 7,8 6,8 8,9 9,2 8,1 6 5,5 5,3 930,7341 0,646467 27 6 1291,468 0,704379 25 44 842,4010 0,632082 65 82 1055,479 0,677810 8 62 811,2250 0,630802 71 27 912,9044 0,661101 12 83 0,589890 625,6804 74 719,1847 0,631827 83 53 601,4437 59 0,586259 980,5555 0,677430 56 65 981,3636 0,669580 36 62 910,5660 0,650369 38 28

DATO 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 3,032514 86 4,584805 76 3,498309 79 4,249567 54 3,592292 76 3,693559 38 2,956355 44 3,762438 15 2,570467 25 3,586995 32 3,252655 27 2,824813 92



Radiaci Radiaci n paneles n paneles n n terico real (70% de til/da til/mes (70% de la la demanda) panel panel demanda)

Aporte solar

% de aporte solar mensual

(KW*h)/ (KW*h) / (diapanel) (mespanel)

Paneles

Paneles

KW*h

%

7,035434 218,0984 182,217139 47 685 6 10,63674 297,8289 120,523357 94 821 3 8,116078 251,5984 154,445073 72 403 2 9,858996 295,7699 127,141575 7 01 4 8,334119 258,3576 146,986138 21 955 4 8,569057 257,0717 139,631644 77 33 5 6,858744 212,6210 170,296944 63 835 9 8,728856 270,5945 133,811714 5 515 7 5,963484 178,9045 195,862561 03 209 2 8,321829 257,9767 143,779884 13 031 1 7,546160 226,3848 162,334215 24 071 3 6,553568 203,1606 191,268072 29 17 1

200,4388535 129,419129 153,1995484 130,3201148 149,1914818 149,9377897 181,2838445 142,4447286 215,4488173 156,7001963 178,5676368 210,3948793

43715,40 7

77

38544,76 75,1666666 74 7 38544,76 69,4354838 74 7 38544,76 74 71,75

38544,76 71,0502625 74 7 38544,76 75,1666666 74 7 38544,76 74,5161290 74 3 38544,76 74,5161290 74 3 38544,76 74 40425 40425 42743,95 35 77 76,2903225 8 77 77



n mximo terico de paneles 195

n mximo real de paneles 215

Aporte solar total 475667,5

% Solar total 74,6349297 6

sta tabla muestra el nmero de paneles necesarios cada mes, pero al final nosotros elegiremos un nmero fijo de paneles para cumplir en el caso ms desfavorable.



2.3.Frmulas utilizadas En ste apndice se explica el mtodo de clculo para obtener el nmero de paneles solares, aquellas columnas indicadas como DATO no usan ninguna frmula, simplemente hacen referencia a la informacin previa al clculo.

Das: nmero de das del mes que corresponda. Consumo: Demanda diaria de ACS multiplicado por el nmero de das del mes. Consumo=dias x Consumo diario T del agua de red: Es la temperatura del agua de la red, para los clculos se ha usado la recomendacin de la norma UNE94002:2005. Demanda energtica (kcal):Demanda energtica=VCeT V: Volumen de agua a calentar. : Densidad del agua. Ce: Calor especfico del agua. T: Incremento de temperatura (temperatura ACS temperatura de la red) Demanda energtica (kWh):Es la conversin de kcal a kWh (dividir kcal por 860) Irradiacin global horizontal (Ih): Es un dato. Fr: Es un factor de correccin de la radiacin horizontal y depende de la inclinacin de los paneles, es un dato. T media del ambiente: Es un dato. T: es el incremento de temperatura, temperatura del ACS Temperatura de la red. Nmero de horas de sol al da: es un dato Ib: factor obtenible a partir Fr e Ih, Fr=Ib/Ih para que d en W/m2: Ib=1000xFrxIh : Es el rendimiento del panel para las condiciones dadas, se define por una ecuacin cuadrtica que depende de tres parmetros que son dato del fabricante del panel. =0-k1TIb-k2T2Ib 0: Rendimiento ptico del panel k1: Coeficiente de prdida de calor 1 k2: Coeficiente de prdida de calor 2 Instalacin trmica para un hotel de costa de cuatro estrellas


Frs,o: Dato del fabricante del panel. Radiacin til/m2 (kWh/m2 da): Es la cantidad de radiacin recibida por da y metro cuadrado. Radiacin til=Ih Fr Frs,o Radiacin til/dia panel (kWh/ da panel):Es la cantidad de radiacin recibida por da y por panel. Sale de multiplicar el dato anterior por la superficie til individual de un panel. Radiacin til/m2 (kWh/mes panel):Es la cantidad de radiacin til recibida por mes y por panel, sale de multiplicar el dato anterior por el nmero de das del mes en cuestin. N de paneles terico (70% de la demanda):N de paneles terico=Demanda total70100Radiacin til por mes y panel N de paneles real (70% de la demanda): Es una aproximacin, consiste en calcular el nmero de paneles necesarios para cubrir un 10% ms de la demanda con la radiacin til disponible cada mes. N de paneles terico=Demanda mnima701.1100Radiacin til por mes y panel Aporte solar: Es la cantidad de energa aportada por el nmero de paneles calculado para ese mes. Aporte solar=N de paneles realRadiacin til por mes y panel % de aporte mensual: Porcentaje de la energa necesaria para cubrir la demanda que representa el aporte solar ese mes. % aporte mensual=Aporte solarDemanda100



2.4.Estudio del nmero de paneles y el porcentaje de aporte Como sta solucin anterior de 215 paneles es arbitraria y podra existir soluciones ms convenientes, procedemos a un estudio en profundidad del aporte de un numero de paneles en funcin de su inclinacin.

Grado mni de mo % inclinac inNmero de paneles

15

20

30

40

45

50

60

70

80

90

180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280

60,69 64,07 67,44 70,81 74,18 77,55 80,92 84,3 87,67 91,04 94,41

62,7 7 66,2 6 69,7 4 73,2 3 76,7 2 80,2 83,6 9 87,1 8 90,6 6 94,1 5 97,6 4

64,3 4 67,9 1 71,4 8 75,0 6 78,6 3 82,2 1 85,7 8 89,3 5 92,9 3

62,5 7 66,0 4 69,5 2 72,9 9 76,4 7 79,9 4 83,4 2 86,8 9 90,3 7 93,8 96,5 5 100, 97,3 08 2

61,3 8 64,7 9 68,2 71,6 1 75,0 2 78,4 3 81,8 4 85,2 5 88,6 6 92,0 7 95,4 8

58,7 49,0 37, 25,7 1 6 8 4 61,9 51,7 39, 27,1 7 9 9 7 65,2 54,5 42 28,6 4 1 57,2 44, 30,0 68,5 4 1 3 71,7 59,9 46, 31,4 6 6 2 6 75,0 62,6 48, 32,8 2 9 3 9 78,2 65,4 50, 34,3 8 2 4 2 81,5 68,1 52, 35,7 4 4 5 5 84,8 70,8 54, 37,1 1 7 6 8 88,0 73,5 56, 38,6 7 9 7 1 91,3 76,3 58, 40,0 3 2 8 4

11,1 6 11,7 8 12,4 13,0 2 13,6 4 14,2 6 14,8 8 15,5 16,1 1 16,7 3 17,3 5

La tabla muestra el porcentaje de aporte en el mes ms desfavorable de cada estudio con un nmero de paneles determinado, las casillas en verde son aquellas que superan el 70% de aporte energtico en el mes ms desfavorable. Vemos una familia de soluciones vlidas de entre las cuales elegimos como solucin de compromiso 220 paneles a colocar a 30 grados de inclinacin.



3. Flujos msicos en los circuitosA continuacin se calcularn los flujos msicos de fluido caloportador para que el intercambio energtico entre circuitos sea ptimo. 3.1.Circuito caldera ACS (grupo de bombeo B4) Considerando el fluido del primario como agua des ionizada (=1000 kgm3) Q=mCeT Q=3129000kcalh=387000 kcalh T=90-70=20 Ce=1KcalKgK m=QCeT=387000120=19350 kgh19.35 m3h

3.2.Circuito solar ACS (Grupo de bombeo B3) Considerando el fluido del primario como agua des ionizada (=1000 kgm3) Mxima radiacin til (ver clculos solares)=10,01043315kWhdapanel Q=10.01 kWhdapanel8607.05kcaldapanel1dia24 h220 paneles=78897.965 kcalh T=90-80=10 Ce=1KcalKgK m=QCeT=78897.965110=7889.7965 kgh7.8898m3h



3.3.Circuito bombas de calor piscina (Grupo de bombeo B6) Considerando el fluido del primario como agua des ionizada (=1000 kgm3) Q=281685.3 kcalh=163370.6 kcalh T=50-45=5 Ce=1KcalKgK m=QCeT=163370.6 15=32674.12 kgh32.6741 m3h

3.4.Circuito solar piscina (Grupo de bombeo B5) Considerando el fluido del primario como agua des ionizada (=1000 kgm3) Mxima radiacin til (ver clculos solares)=10.01kWhdapanel Q=10.01 kWhdapanel8607.05kcaldapanel1dia24 h542 paneles=194375.8957 kcalh T=80-60=20 Ce=1KcalKgK m=QCeT=194375.8957120=9718.79 kgh9.7188 m3h

3.5.Flujo para el grupo de bombeo B2 El flujo bombeado por B2 pasa por los intercambiadores I1 e I2 de modo que calcularemos el flujo mximo para un intercambio ptimo. Paso por I1(solar ACS): mCeTprimario=mCeTsecundario, msecundario=mprimarioCeTprimarioCeTsecundario msecundario=7.8898 m3h110primario110secundario=7.8898 m3h Paso por I2(calderas): msecundario=19.35 m3h120primario110secundario=38.7m3h

Se concluye que el grupo de bombeo B2 deber evacuar al menos 38.7m3h. Instalacin trmica para un hotel de costa de cuatro estrellas


3.6.Flujo para el grupo de bombeo B7 El flujo bombeado por B7 pasa por los intercambiadores I3 e I4 de modo que calcularemos el flujo mximo para un intercambio ptimo. Paso por I3(solar piscina): msecundario=9.7188 m3h120primario110secundario=19.4376 m3h Paso por I4(Bombas de calor): msecundario=32.6741 m3h15primario110secundario=16.3371m3h Se concluye que el grupo de bombeo B2 deber evacuar al menos 19.4376m3h. 3.7.Grupo de bombeo B1 ste grupo de bombeo va dimensionado en funcin del pico de demanda del hotel, si estimamos que en el pico de consumo fluyen 24.5 m3 en 3 horas, tenemos un flujo de 8.1667 m3/h



4. Dimensionado4.1.Dimensionamiento de bombas

Grupo

Bomba

Flujo del circuito (m3/h)

caudal mnimo individual (m3/h)

B1

B1A B1B B2A B2B B3A B3B B4A B4B B5A B5B B6A

38,7 38,7 7,8898 7,8898 19,35 19,35 9,7188 9,7188 32,6741 32,6741 32,6741 19,4376 19,4376

8.1667 8.1667 38,7 38,7 7,8898 7,8898 19,35 19,35 9,7188 9,7188 16,33705 16,33705 16,33705 19,4376 19,4376

B2

B3

B4

B5

B6

B6B B6C

B7

B7A B7B

4.2.Dimensionamiento de depsitos de inercia

Circuito

Flujo msico (kg/h)

Flujo msico (l/s)

tiempo de parada estimado (minutos)

Capacidad del depsito (l)

Depsito de catlogo (l)

Tiempo en base al depsito de catlogo (minutos)

Calderas ACS Solar ACS

19350 7889,796

5,375 2,19161013

15 20

4837,5 2629,9

5000 3000

15,5 22,8



5 Bombas de calor piscina Solar piscina 32674,12

9 9,07614444 4 2,69966388 9 7 3812,0 4000 7,3

9718,79

20

3239,6

3000

18,5



4.3.Dimensionamiento de intercambiadores de calorsalto en el primari o Salto en el secundari o Temperat ura caliente primario

Circuito

Potencia (kcal/h)

potencia (kW)

temperatur a caliente secundario

Calderas ACS Solar ACS Bombas de calor piscina Solar piscina

387000 78897,965 163370,6 194375,895 7

450,081 91,7583 190 226,059 1

20 10 5

10 10 10

90 90 50

70 70 35

80

10

80

35

Los intercambiadores de calor se solicitarn para poder transmitir la potencia especificada, adems se limitar la prdida de carga a 2.5 m.c.a.

4.4.Dimensionado de los Acumuladores Considerando la curva de consumo que se da en los hoteles de litoral en la cual se refleja que de un 60% a un 70% del consumo total diario se produce en un periodo de unas 3 horas por la tarde. ste pico de consumo es el que limita nuestro diseo de acumulacin de agua caliente sanitaria. Optamos por considerar un pico de demanda de un 70% del total de 3 horas de duracin. Demanda pico volumen de acumulacin: 35000 Litrosdax 0.7=24500 litrosen 3 horas Se propone al respecto 5 acumuladores marca Lapesa modeloMXV-5000 con capacidad para 5000 litros cada uno.

4.5.Dimensionado de la caldera El RITE, en apoyo en la Norma UNE 100030:2001 IN Gua para la prevencin y control de la proliferacin y diseminacin de legionela en instalaciones, nos dice que esta preparacin de agua ha de hacerse en menos de cuatro horas. Para asegurar el abastecimiento de la demanda en el peor de los casos, el dimensionamiento se har para un tiempo de 3 horas.



Cantidad de energa necesaria para elevar la temperatura del volumen de acumulacin a 60C asumiendo que el agua de la acometida nos llega a 14C en el momento ms desfavorable del ao. Q=VCeT=24.5 m31000kgm31kcalkgK60-14=1127000 kcal3h375667 kcalh=436900W V: Volumen de agua a calentar. : Densidad del agua. Ce: Calor especfico del agua. T: Incremento de temperatura (ntese que los incrementos en C y en K son equivalentes) Se proponen tres calderasPower HT de la marca BAXI que ofrece 129000 kcal/h, es una caldera de condensacin y bajas emisiones de NOx que ofrece la posibilidad de instalacin en cascada. Usaremos la opcin de la caldera modular para poder adaptar el trabajo de la caldera segn la demanda del sistema, vase temporadas de alta o baja ocupacin



5. Clculo de las piscinas5.1.Clculo de las cargas trmicas de las piscinasPara el clculo de las necesidades trmicas de las piscinas tendremos en cuenta para el clculo, las perdidas por radiacin, por conveccin, por evaporacin y por perdida de agua fuera del vaso de la piscina, adems del calor necesario para calentar esta agua a renovar. A esto habr que quitarle las ganancias por radiacin solar. Dado el carcter no cubierto de las mismas durante los periodos de no utilizacin se utilizar una manta trmica para cubrirla. Tenemos una de 200 m2 y 200 m3 y otra de 300 m2 y 150 m3. Tambin se har una comparativa del consumo de la piscina en estado de funcionamiento y durante la puesta a rgimen de cada piscina, atendiendo a la siguiente tabla:

Piscina 1Superficie (m2) 200 Puesta a Rgimen Unidades Radiacin Conveccin Perdidas por evaporacin Perdidas por renovacin de agua evaporacin Perdidas de agua Vaso SUM SUM DIA Energa para poner a rgimen Energa para poner a rgimen por hora Kcal/h 12240,00 2600,00 35392,00 585,00 2958,33 53775,33 1290608,0 0 2000000 28571,43 Volumen (m3) 200 Mantenimie nto Kcal/h 12240,00 15600,00 42976,00 1.600,00 2958,33 75374,33 1808984,00

Piscina 2Superficie (m2) 300 Puesta a Rgimen Kcal/h 12240,00 3900,00 53088,00 585,00 4437,50 74250,50 1782012, 00 1500000 21428,57 Volumen (m3) 150 Mantenimie nto Kcal/h 12240,00 23400,00 64464,00 1600,00 4437,50 106141,50 2547396,00



Energa para poner a rgimen por da Ganancias por radiacin solar Kcal por da

685714,29 323600,00 323600,00

514285,71 485400,00 485400,00

Puesta a rgimen: Tiempo de Puesta a rgimen (horas) 70

Puesta a Rgime n Emisividad E Perdidas de calor radiacin Coef. transf. de calor Hca presin de vapor Pp. presin de vapor en aire Pa Er 0,9 68 8 250 110 1618

Mantenimien to 0,9 68 8 250 80 1618

Puesta a Rgimen 0,9 68 8 250 110 1618

Mantenimie nto 0,9 68 8 250 80 1618

En definitiva las potencias requeridas en cada piscina y en total son:

Piscina 1 Puesta a Rgimen Unidades Prdidas Totales Ganancias por radiacin Total Total DIARIO kCal/dia 1976322 323600 1652722

Piscina 2 Puesta a Rgime n kCal/dia 2296298 485400 181089 8 Mantenimient o kCal/dia 2547396 485400 2061996

Mantenimiento

kCal/dia 1808984 323600 1485384 3714718



Piscina 1 Puesta a Rgimen Unidades Prdidas Totales Ganancias por radiacin Total Total DIARIO kJ/dia 8.274.466 1.354.848 6.919.618 Mantenimie Puesta a nto Rgimen kJ/dia 7.573.854 1.354.848 6.219.006 kJ/dia 9.614.13 9 2.032.27 3 7.581.86 7

Piscina 2 Mantenimiento kJ/dia 10.665.438 2.032.273 8.633.165

15.552.783

POTENCIA REQUERIDA

180,009056 9

KW

POTENCIA REQ SOLAR (70%)

126,006339 9

KW

5.1.1.Frmulas Utilizadas Prdidas por Radiacin Q=ERen Kcal/(hm2) Siendo: E- La emisividad efectiva del agua. R -Prdidas de calor debidas a la radiacin considerando el cielo como un cuerpo negro a la temperatura ambiente. Prdidas por Conveccin Q=5+hca(Tp-Ta)en Kcal/(hm2) Siendo: hca - Coeficiente de transferencia de calor por conveccin entre el aire y el agua 8 W / ( m* C ). Tp - Temperatura de la piscina (26oC). Ta - Temperatura ambiente (16oC).



Prdidas por Evaporacin Q=0,158hca(Pp-Pa)en Kcal/(hm2) Siendo: hca - Coeficiente de transferencia de calor por conveccin entre el aire y el agua 8 W / ( m* C ). Pp - Presin de vapor en equilibrio con el agua de la Piscina. Pa - Presin de vapor en el aire.

Ganancias Radiacin Solar Q=0,75Eren Kcal/h m2 Siendo: E- Radiacin diaria media sobre superficie horizontal.

Prdida de agua a travs y fuera del vaso de la piscina Consideramos como prdida media de agua como una disminucin del nivel del agua equivalente a 7cm por da, y la prdida que consideramos es la del calor necesario para calentar ste volumen de agua desde la temperatura de acometida hasta la temperatura normal de funcionamiento que es 260C, por lo que:

Q=0,07Sup(Tm-Tac)en Kcal/da Siendo: Sup La superficie de la piscina en m2 Tm - Temperatura promedio entre la temperatura de acometida y la deseada. Tac - Temperatura de acometida Este mismo procedimiento se utiliza para calcular la energa necesaria para ponerlo a rgimen.



5.1.2.Hoja de clculo Partiendo de los mismos datos de irradiacin solar y climatologa del entorno que en el clculo de la instalacin ACS, calcularemos el nmero necesario de paneles para cubrir el 70% de las necesidades energticas de las piscinas modificando la tabla de clculo solar para ACS con la demanda de Kcal de las piscinas (por eso se obvian el consumo y la t del agua de red). Demanda y paneles termo-solares Consum o Demand Irradiaci Demanda T del agua a n global energtic de red energti horizont a ca al (Ih)KW*h/ (m2da)

Das

Unidades

DATO 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31

m3

C

kcal

KW*h

Meses EneroFebrero

DATO 1151562 58 1040121 04 1151562 58 1114415 40 1151562 58 1114415 40 1151562 58 1151562 58 1114415 40 1151562 58 133902,62 56 120944,30 7 133902,62 56 129583,18 6 133902,62 56 129583,18 6 133902,62 56 133902,62 56 129583,18 6 133902,62 56

DATO 4,272222 222 6,288888 889 5,747222 222 7,108333 333 6,877777 778 6,975 6,052777 778 6,683333 333 4,469444 444 4,902777 778

MarzoAbril

MayoJunio

JulioAgosto

Septiemb reOctubre



Noviemb reDiciembre

30 31

1114415 40 1151562 58

129583,18 6 133902,62 56

4,25 3,8

Demanda total 132267,44 19 Fr a 30 T de media inclinaci del n del ambient los e panelesC

T

nmero de horas de sol / diahoras

Ib

Frs,o

C

W/m2

-

-

DATO 1,22 1,15 1,07 0,98 0,92 0,89 0,92 0,99 1,09 1,2

DATO 19,3 20,3 20,3 21,1 21,4 22,7 24,1 25,5 24,9 23,5 6,7 5,7 5,7 4,9 4,6 3,3 1,9 0,5 1,1 2,5

DATO 5,6 5,6 7,3 6,6 7,8 6,8 8,9 9,2 8,1 6 930,7341 0,811542 27 92 1291,468 0,822613 25 89 842,4010 0,813345 65 7 1055,479 0,821763 8 99 811,2250 0,817749 71 55 912,9044 0,825880 12 92 0,828198 625,6804 16 719,1847 0,837311 83 57 601,4437 0,832912 59 36 980,5555 0,830070

DATO 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9



56 1,27 1,27 21,9 20,8 4,1 5,2 5,5 5,3

04 0,9 0,9

981,3636 0,823635 36 36 910,5660 0,817543 38 8



Radiaci n til/m2(KW*h)/ (m2dia)

Radiaci Radiaci n paneles n paneles n n terico real (70% de til/da til/mes (70% de la la demanda) panel panel demanda)(KW*h)/ (KW*h) / (diapanel) (mespanel) Paneles Paneles

Aporte solar

% de aporte solar mensual%

KW*h

3,806866 8,831930 273,7898 342,349567 71 76 535 4 5,354393 12,42219 347,8214 243,403682 8 36 213 8 4,501522 10,44353 323,7495 289,519621 78 28 18 5 5,152090 11,95284 358,5854 252,961237 43 98 94 3 4,656920 10,80405 334,9256 279,858604 13 47 957 8 4,614176 10,70488 321,1466 05 84 53 282,451115 4,150680 9,629579 298,5169 313,991669 73 28 578 3 4,986064 11,56767 358,5977 261,384321 83 04 824 1 3,651925 8,472466 254,1739 356,874566 05 11 834 8 4,395220 10,19691 316,1042 88 24 853 296,521883 4,001014 9,282354 278,4706 325,737162 69 08 223 1 3,550919 8,238133 255,3821 367,025804 73 77 468 7

376,5845241 267,744051 308,1983067 278,257361 297,9139986 310,6962265 334,2491964 278,2478257 392,5620235 315,6523271 358,3108783 403,7283851

103105,0 22 93127,11 64

77 77

99779,05 74,5161290 33 3 99779,05 33 77

99779,05 74,5161290 33 3 99779,05 33 77

99779,05 74,5161290 33 3 99779,05 74,5161290 33 3 99779,05 33 77

99779,05 74,5161290 33 3 99779,05 33 103105,0 22 77 77



n mximo terico de paneles 367

n mximo real de paneles 403

Aporte solar total

% Solar total

1197348, 75,9452054 64 8



5.1.3.Estudio del nmero de paneles solares y su inclinacin En el cuadro siguiente se te muestra el aporte solar mnimo anual en funcin del nmero de paneles y la inclinacin respecto a la horizontal, nos interesan aquellas soluciones con un aporte mayor de 70.mnimo % Nmero de paneles 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 63,2 6 65,0 2 66,7 7 68,5 3 70,2 9 72,0 4 73,8 75,5 6 77,3 2 79,0 7 80,8 3 65,42 67,24 69,06 70,87 72,69 74,51 76,32 78,14 79,96 81,78 83,59 68,67 70,57 72,48 74,39 76,29 78,2 80,11 82,02 83,92 85,83 87,74 68,6 7 70,5 8 72,4 9 74,4 76,3 78,2 1 80,1 2 82,0 3 83,9 3 85,8 4 87,7 5 67,38 69,25 71,12 72,99 74,86 76,74 78,61 80,48 82,35 84,22 86,09 63,69 65,46 67,23 68,99 70,76 72,53 74,3 76,07 77,84 79,61 81,38 53,22 54,7 56,18 57,65 59,13 60,61 62,09 63,57 65,04 66,52 68 41,0 1 42,1 4 43,2 8 44,4 2 45,5 6 46,7 47,8 4 48,9 8 50,1 2 51,2 6 52,3 9 27,07 27,82 28,58 29,33 30,08 30,83 31,58 32,33 33,09 33,84 34,59 11,03 11,34 11,64 11,95 12,26 12,56 12,87 13,18 13,48 13,79 14,1 Grado de inclinaci n 15 20 30 40 45 50 60 70 80 90

Como solucin ptima de entre todas las soluciones posibles sombreadas) elegimos 400 paneles colocados a 30 sobre la horizontal.

(las



6. DispositivosA continuacin se exponen los dispositivos modelo que se recomiendan por su ajuste a los requerimientos de diseo de la instalacin. Todos los dispositivos se muestran a ttulo indicativo pudiendo ser sustituidos por modelos equivalentes.

6.1.CalderaMarca: BAXI Modelo: Power HT-150 Cantidad: 3 Combustible: gasLa caldera Power HT de BAXI ofrece 129000 kcal/h, es una caldera de condensacin y bajas emisiones de NOx. sta caldera ofrece la posibilidad de instalacin en cascada.





6.2.Colector solarMarca: Viessmann Modelo: Vitosol 300-F SV3 Cantidad: 220 ACS + 400 piscina = 620 unidades

Instalados a 30 sobre la horizontal.



6.3.AcumuladoresMarca: Lapesa



Modelo MV5000l MV3000l MV4000l

Cantidad 6 2 1



6.4.Intercambiadores de calorSe colocarn intercambiadores de calor de placas de titanio con un mximo de prdidas de 2.5 m.c.a.

Circuito 1. Calderas ACS 2. Solar ACS 3. Bombas de calor piscina 4. Solar piscina

Potencia a transmitir 450 kw 55 kw 186 kw 135 kw



1.1.Bombas de aguaMarca: Sedical

Grupo

Bomb a

caudal mnimo individual (m3/h)

Presin mxima Del circuito (m.c.a)

Modelo

Potencia (w)

Tensin (v)

B1

B1A B1B B2A

8.1667 8.1667 38,7 38,7 7,8898 7,8898 19,35 40,8 19,35 40,8 9,7188 9,7188 16,33705 40,8 16,33705 40,8 16,33705 40,8 19,4376 19,4376 61,2 61,2 61,2 61,2

SA 40/4-B SA 40/4-B SA(D)P 80/12T SA(D)P 80/12T SA 40/4-B SA 40/4-B SA(D)P 50/12T SA(D)P 50/12T SA 40/4-B SA 40/4-B SA(D)P 50/9T SA(D)P 50/9T SA(D)P 50/9T SA(D)P 50/12T SA(D)P 50/12T

235 235 2100 2100 235 235 750 750 235 235 700 700 700 750 750

3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400

B2

B2B B3A B3B B4A

B3

B4

B4B B5A B5B B6A B6B B6C B7A

B5

B6

B7

B7B



*La marca y modelo son meramente indicativos.



1.2.Bombas de calorMarca: Hitachi Modelo: RAS 30FSN2 Cantidad: 2

http://www.hitachiaircon.com/argws/group.do? action=getGroup&groupId=471&rangeId=2&categoryId=4



1.3.RadiadoresMarca: Oesse Modelo: HA10030 Cantidad: 2



1.4.Vlvulas de 2 y 3 vas

Las vlvulas son genricas y se elegirn conforme al dimetro de la tubera.

1.5.Actuadores 2 y 3 vas:

Siemens Sqk34



1.6.Controladores perifricos (Autmata)Marca: Siemens Modelo: SIMATIC ET 200pro Cantidad: 5

Sistema de periferia pequeo. Potente en grado de proteccin IP65/67 que no necesita armario elctrico. Puede montarse directamente en la mquina. Montaje modular y rpido permite realizar soluciones de automatizacin Descentralizadas y especficas del cliente Una interfaz combinada MPI/PROFIBUS-DP y Una interfaz PROFINET con tres puertos.



1.1.PC industrialMarca: Siemens Modelo: HMI IPC477C Cantidad: 2

Sistema operativo: Windows 7 Almacenamiento:SSD 32 GB. Procesador: Intel core 2010 i3 Memoria remanente integrada (2 MB) Rango de funcionamiento: 5 ~ 50 C 2 interfaces Gigabit Ethernet (aptas para grupos) 1 interfaz PROFIBUS integrada y 2 interfaces Gigabit Ethernet 1 interfaz PROFINET (3 puertos, compatible con CP 1616) integrada y 1 interfaz Gigabit Ethernet Segundo slot para tarjeta CompactFlash accesible desde el exterior.



1.1.ContactoresMarca: Siemens

Dispositi vo

Potencia (w)

Tensin (v)

Contactor

Modelo de contactor

Tensin de conexin (v)

Potencia de mando (w)

B1A B1B B2A B2B B3A B3B B4A B4B B5A B5B B6A B6B B6C

235 235 2100 2100 235 235 750 750 235 235 700 700 700

3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400 3x400

CON1A CON1B CON2A CON2B CON3A CON3B CON4A CON4B CON5A CON5B CON6A CON6B CON6C

3RT10 15 3RT10 15 3RT10 15 3RT10 15 3RT10 15 3RT10 15 3RT10 15 3RT10 15 3RT10 15 3RT10 15 3RT10 15 3RT10 15 3RT10 15

400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400

3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000



B7A B7B Vent1 Vent2

750 750 3800 3800

3x400 3x400 3x400 3x400

CON7A CON7B CONve nt1 CONve nt2

3RT10 15 3RT10 15 3RT10 16 3RT10 16

400 400 400 400

3000 3000 4000 4000


memoria de cálculo

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