PROYECTO FIN DE CARRERA CLIMATIZACIÓN DE UN CENTRO COMERCIAL EN GERONA COSTI RUIZ, ANA

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1 PROYECTO FIN DE CARRERA CLIMATIZACIÓN DE UN CENTRO COMERCIAL EN GERONA AUTOR: COSTI RUIZ, ANA MADRID, Junio de 2007

2 CLIMATIZACIÓN DE UN CENTRO COMERCIAL EN GERONA Autor: Costi Ruiz, Ana. Director: Fernández Ramírez, Luis. Entidad Colaboradora: ICAI Universidad Pontificia de Comillas. RESUMEN DEL PROYECTO El presente proyecto tiene como finalidad el diseño de las instalaciones de climatización de un Centro Comercial ubicado en la localidad de Gerona, basándose para ello en las condiciones técnicas y legales establecidas. Los pasos seguidos se detallan a continuación. Para el cálculo de las instalaciones es necesario determinar primero las características del edificio: ubicación, orientación, distribución, superficie, materiales de construcción y cerramientos. Se trata de un centro comercial de varias plantas: dos aparcamientos, dos plantas con locales comerciales destinados a diferentes usos y una cubierta. Las plantas a climatizar tienen una superficie útil de m 2 y m 2 respectivamente y fachada a las cuatro orientaciones. Las condiciones interiores de confort se establecen en 24º C y 50% de humedad relativa en verano para los locales y 22º C y 50% de humedad relativa en invierno. Basándose en ello y en los estudios meteorológicos-climáticos de Gerona, se diseña la instalación para asegurar que se superan las condiciones más desfavorables posibles tanto en verano como en invierno. En verano, las cargas térmicas son debidas a la transmisión, la infiltración, la ocupación, la iluminación, los equipos y principalmente, a la radiación, que depende de la orientación. En invierno, los factores que alteran las condiciones de confort son sólo la transmisión y las infiltraciones, ya que el resto contribuyen a favorecer la situación. Igualmente, es necesario establecer las necesidades del caudal de ventilación en función del nivel de ocupación. Así, se van calculando las cargas totales de verano y de invierno por cada local y zona de pasillos, estableciendo los requisitos de potencia calorífica o de refrigeración de los equipos, según sea el caso. Para el centro comercial en estudio, las necesidades

3 3 de equipos de frio y de calor fueron de kw y kw respectivamente. Los equipos seleccionados fueron tres equipos de frío y tres calderas. La instalación de climatización del edificio cuenta principalmente con equipos de refrigeración, calderas, bombas, tuberías, conductos de aire, válvulas, rejillas, difusores, climatizadores y unidades de fan-coils. La decisión entre instalar climatizador o fan-coil se basa en las cargas del área de estudio, seleccionándose fancoils si éstas no superan un determinado umbral de carga o se pretende dar cierta independencia a una zona en particular. En el caso de los fan-coils, se instalan en el falso techo de cada zona, al contrario que los climatizadores cuya ubicación se encuentra en la cubierta del edificio debido a sus mayores dimensiones. Para el funcionamiento de los climatizadores y fan-coils, es necesaria una alimentación con circuitos de agua fría y caliente. Se diseñan cuatro redes de tuberías internas que van desde la cubierta, donde se encuentran las unidades de enfriamiento o calentamiento de agua y las bombas, hasta cada uno de los aparatos. Se precisan dos circuitos de agua fría y agua caliente ya ésta se bombea independientemente a los fan-coils y a los climatizadores, dado que las necesidades de temperatura del agua son diferentes en cada caso. Todo circuito consta de su impulsión y su retorno. El caudal que se hace llegar a cada aparato es función de la carga para la que está diseñado. El caudal de aire que se debe impulsar desde cada climatizador a cada local determinará las dimensiones de los conductos de chapa, aislados para evitar pérdidas en el camino. El método de cálculo es el de rozamiento constante. El caudal de aire depende una vez más de la carga que hay que contrarrestar y de la sobrepresión establecida para combatir las infiltraciones. Los conductos irán, por lo tanto, desde el climatizador de la cubierta hasta el local, bajando por los patinillos habilitados y a lo largo del falso techo, de un metro de altura. El aire será impulsado a la habitación por los difusores y retornado por las rejillas, cuyos tamaños vendrán dados por el caudal. Para el control de presiones y temperaturas y demás parámetros de la instalación, se contará con accesorios adicionales como manómetros y termómetros. También se dispondrá de válvulas de seguridad y control a la entrada y salida de cada equipo por si se diera el caso de tener que aislarlo del circuito general por reparación o

4 reemplazamiento. Por eso mismo motivo, se dispone de bombas de reserva y de una caldera extra en paralelo con las otras. Todos los elementos de la instalación han sido seleccionados de catálogos de diferentes fabricantes, en función de las necesidades y procurando garantizar la mejor relación calidad-precio. El presupuesto total de ejecución del proyecto asciende a ,65. Madrid, 10 de Junio de 2007 Ana Costi Ruiz AUTOR D. Luis Fernández Ramírez DIRECTOR

5 HEATING, VENTILATING AND AIR CONDITIONING OF A SHOPPING CENTER IN GERONA Author: Costi Ruiz, Ana. Director: Fernández Ramírez, Luis. Collaborator Organisation: ICAI Universidad Pontificia de Comillas PROJECT S SUMMARY The main objetive of this project is to design the Heating, Ventilating and Air Conditioning (HVAC) system of a Shopping Center located in the outskirts of Gerona, in particular, in Salt. A detailed description and explanation of the steps followed are detailed in the following document, always fulfilling the existing technical and legal conditions. In order to design the installations and facilities, a complete description of the building is required: location, facing and orientation, layout, area, building materials, partitions and closures. The shopping center consists of several floors: two underground car parks, two floors dedicated to shopping amenities and an overpassing roof. The two plants which require air-conditioning and heating have an area of m 2 and m 2 respectively and face the four possible orientations. The confort indoor conditions established are 24º C and 50% of relative humidity in summer and 20º C and 50% relative humidity in winter. Following these parameters and historic outdoor conditions of Gerona, the installations are designed to overcome the most unfavourable conditions possible for both summer and winter. In summer, the possible unstabilising factors are heat transmission through walls and closures, infiltration, occupancy rate, lighting and equipment, and mainly, radiation, which depends on the wall s facing. In winter, some of these factors contribute positevely, heating up the space, so only the problems of transmission and infiltration need to be solved. In addition, ventilation levels have to be established, depending on the occupancy rate.

6 Based on the total thermic loads of summer and winter for each shopping space and corridor area, heating and cooling power necessities are set. For the shopping center in Gerona, the values in particular were kw and kw. The chosen equipment consisted of three boilers and three refigerators. The HVAC installation is made up of the boilers, the refrigerators, the water pumps, the water pipes, the air ducts, the valves, the difussers, the grids, the air-cooling equipments and the fan-coils units. To guarantee a continuous supply of water to the circuit, pumps are placed in parallel just in case one of them breaks down. Deciding whether to air-condition a space with an air-cooling unit o a fan-coil depends on the thermic loads of the area (fan-coils if they are lower that a certain limit) and necessities of independance in use. Fan-coil units are placed in the fake ceiling of each space whereas air-cooling units can be found in the overpassing roof of the building, due to their bigger size. In order for the air-cooling and fan-coil units to work, it is necessary to feed the circuits with cold or hot water. Four independant networks of pipelines were plotted: two for hot water and two for cold water. This is due to the fact that water needs to be pumped separately and at different temperature conditions to each type of unit. Each pipeline network consists of the impulse, which goes from the refrigerator or boiler to the unit, and the return, in inverse direction. The water flow supplied to each unit is directly related to the loads and necessities of each space. The size of the rectangular air ducts, which are insulated to reduce loses, is set depending on the air flow that needs to be supplied to the room. To calculate them, the constant friction method is used. Once again, air flow requirements vary with the loads and with the overpressure necessary to fight against infiltrations. These ducts will go from the air-cooling units in the overpassing roof, through the maintenace shafts and utility ducts, to the spaces that need air-conditioning. Air will be impulsed by diffusers placed in the fake ceiling and returned through grids, whose sizes are set by the air flow. To control temperature, pressure and other parameters within the installation, additional accesories such as thermometers, manometers will be compulsory. In addition, security and containment valves will be placed at the entrance and exit of each unit to enable their isolation during maintenance or replacing works. For the

7 same reason, an extra water pump and boiler will be placed in parallel with the others. All elements within the system have been selected from catalogues from different manufacturers, guaranteeing the best quality-price relationship. The total project s estimated budget amounts to ,65. Madrid, 10 th June, 2007 Ana Costi Ruiz AUTHOR D. Luis Fernández Ramírez PROJECT DIRECTOR

8 1 DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ÍNDICE GENERAL: 1.1 MEMORIA DESCRIPTIVA CÁLCULOS ANEXOS 80

9 2 1.1 MEMORIA DESCRIPTIVA OBJETO DEL PROYECTO DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO DATOS DE PARTIDA CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS CARACTERÍSTICAS DEL EDIFICIO CONDICIONES EN EL INTERIOR CONDICIONES EN EL EXTERIOR EN VERANO EN INVIERNO CONDICIONES DE USO CÁLCULO DE LAS CARGAS TÉRMICAS CÁLCULO DE LAS CARGAS DE VERANO CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN INVIERNO DISEÑO DE LA INSTALACIÓN DISEÑO DE LOS FAN-COILS DISEÑO DE LOS CLIMATIZADORES DISEÑO DE LA CALDERA DISEÑO DEL EQUIPO REFRIGERADOR DISEÑO DE LOS DIFUSORES DISEÑO DE LOS CONDUCTOS DE IMPULSIÓN DISEÑO DE LAS REJILLAS DISEÑO DE CONDUCTOS DE RETORNO 17

10 DISEÑO DE LA RED DE TUBERÍAS DISEÑO DE LAS BOMBAS DISEÑO DE LOS ELEMENTOS AUXILIARES BIBLIOGRAFIA PRESUPUESTO 20

11 4 1.1 MEMORIA DESCRIPTIVA OBJETO DEL PROYECTO La finalidad del presente proyecto es la climatización de un centro comercial situado en la ciudad de Gerona, según las condiciones técnicas y legales a las que deberán ajustarse las instalaciones de climatización del propio edificio. Los objetivos del proyecto comprenden el diseño de las instalaciones de climatización, los equipos frigoríficos y caloríficos, red de tuberías, el diseño de los conductos y elementos de difusión y retorno, los climatizadores, necesarios para el edificio de estudio del presente proyecto. Estas instalaciones de refrigeración y calefacción a desarrollar serán las necesarias durante todos los días del año en unas instalaciones de estas características DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO El edificio es un centro comercial situado en las afueras de la ciudad de Gerona, en particular en la localidad de SALT. Por su ubicación, pertenece a la zona climática C.

12 5 ALTITUD (m) LATITUD Tº SECA (ºC) VERANO VARIACIÓN HR(%) DIURNA Tº SECA (ºC) INVIERNO DIAS GRADO ACUM º El edificio objeto del presente proyecto está destinado principalmente al uso comercial, con locales de todo tipo y diseñados para la colocación de tiendas. El edificio en cuestión cuenta con sendas plantas dedicadas a diferentes usos: - sótano 1 y sótano 2: aparcamiento, muelle y almacén - plantas baja y alta: locales comerciales y oficinas - cubierta: ubicación de equipos de refrigeración, calderas, climatizadores y la red de tuberías. A continuación se detallan las superficies correspondientes: NIVEL (m 2 ) ZONA COMERCIAL MALL OFICINAS ZONAS TÉCNICAS TOTAL Cubierta Planta Alta Planta Baja TOTAL

13 6 NIVEL (m 2 ) APARCAMIENTO ALMACÉN MUELLE ZONAS TÉCNICAS TOTAL Sótano Sótano TOTAL DATOS DE PARTIDA Los datos de partida para futuros cálculos en este proyecto son: CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS A la hora de calcular las cargas térmicas de nuestro edificio, es fundamental conocer las características constructivas para determinar los coeficientes de transmisión térmica y poder estimar las pérdidas. El coeficiente de transmisión térmica determina el flujo de calor por unidad de tiempo que atraviesa una unidad de superficie de caras paralelas cuando entre los dos ambientes que ésta separa se establece una diferencia de temperatura de un grado. Dichas superficies que intercambian calor con el ambiente en el edificio en cuestión son:

14 7 SUPERFICIE Kcal/hm 2 ºC Cristal 2,7 Suelos y cubierta 0,75 Cerramiento periférico 1 Suelo 1 Medianeros 1,2 En los cerramientos acristalados se considera doble el cristal con cámara, cuyo factor solar será inferior a 0,4, siendo el factor solar la relación entre la energía total que se considera en el cálculo y la energía solar que incide en el mismo CARACTERÍSTICAS DEL EDIFICIO Dadas las dimensiones del edificio, y como puede apreciarse en los planos del anexo, el edificio tiene todas las orientaciones en función de la fachada que queramos considerar. Así habrá locales con orientación Norte, Sur, Este y Oeste,, combinación de dos de ellas o interiores. En la zona de pasillos, existen grandes claraboyas repartidas en el techo para proporcionar más luz. La planta baja en su mayoría presenta vidrio como cerramiento periférico debido a los escaparates de las tiendas. En la planta alta, sólo los locales interiores tienen cerramientos de este tipo, ya que los exteriores son muros.

15 CONDICIONES EN EL INTERIOR Las condiciones del interior del edificio a las que se llevará el caudal (aire) de impulsión deberán ser las adecuadas para el confort de los ocupantes según el nivel de actividad típica de un consumidor en un centro comercial (moderada - activa), distinguiendo entre la zona de locales y la zona de pasillos: LOCALES PASILLOS Tª SECA (ºC) HR(%) Tª SECA (ºC) HR(%) VERANO INVIERNO CONDICIONES EN EL EXTERIOR EN VERANO Las condiciones del exterior se determinan para la hora solar y mes más desfavorables. Para cada local, estas variarán ya que, normalmente, el mayor aporte de calor es debido a la radiación a través de los cristales de los distintos muros del edificio y esto es función de la orientación. VERANO VARIACIÓN Tº SECA (ºC) HR(%) DIURNA

16 9 HORA SOLAR MES NORTE 17 Julio SUR 18 Julio ESTE 14 Julio OESTE 16 Julio INTERIOR 14 Julio EN INVIERNO Para el invierno, la situación más desfavorable no depende de la orientación ya que, al contrario que en verano, la radiación solar supone un factor positivo que contribuye al calentamiento natural de la estancia. Por lo tanto, se partirá de los datos de tablas: INVIERNO Tº SECA (ºC) DIAS GRADO ACUMULADOS CONDICIONES DE USO La principal actividad que se albergará en el edificio es la venta directa de productos al consumidor. Por la necesidad de que se den las ventas que para que el centro comercial tenga sentido, los clientes deben sentirse a gusto y en unas condiciones de confort óptimas que les inviten a quedarse y con ánimo de comprar, y

17 10 al trabajador de la zona de oficinas a que desempeñe su tarea. La actividad definida como moderada-activa, determina el caudal de ventilación (el caudal de aire a extraer del exterior): Horario de funcionamiento Comercial Días de la semana 6-7 Ocupación locales 5m 2 /persona Ocupación pasillos 2m 2 /persona Caudal ventilación 36 m 3 /h/persona Carga latente ocupantes 61 Kcal/h Carga sensible ocupantes 52 Kcal/h Iluminación y equipos 30 W/m CÁLCULO DE LAS CARGAS TÉRMICAS La carga térmica es variable a lo largo del año y del día. La climatización ha de ser capaz de contrarrestarla en todas las situaciones por lo que el diseño de los equipos se hace en función de la carga máxima. Así para cada local se calcularán las cargas en función de la orientación y de la ocupación estimada. En el caso de los pasillos, estos se han seccionado por zonas o módulos según su colocación y orientación, para poder dimensionar mejor las superficies. Cada zona o local contará con un fan-coil o climatizador (en función del tamaño) independiente, para garantizar que cada usuario pueda regular el funcionamiento del mismo de forma autónoma con respecto al resto de locales. Además, en caso de avería, la repercusión será la mínima posible.

18 CÁLCULO DE LAS CARGAS DE VERANO Intervienen aquellos desequilibrios que aportan calor al local, como la transmisión de calor desde el exterior, la radiación, la infiltración, la ocupación y los equipos e iluminación. Con respecto a la transmisión, se diferenciará según sea a través de cristales, particiones o muros. En este último caso, hay que considerar que el calor no lo atraviesa instantáneamente, sino que tarda un cierto tiempo en hacerlo, tiene un cierto retraso (inercia térmica), presentando un efecto de acumulación de calor CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE INVIERNO La transmisión de calor desde el interior y la infiltración de aire del exterior desequilibran las condiciones de confort en el interior en invierno DISEÑO DE LA INSTALACIÓN Ésta es la misma tanto para las condiciones del verano como para las del invierno. Será entonces capaz de funcionar correctamente en las dos situaciones. La instalación está diseñada de forma que cada local tiene independencia de

19 12 funcionamiento con respecto al resto de locales, pudiendo modificar las condiciones de confort en función de las necesidades de cada momento DISEÑO DE LOS FAN-COILS Éstos son los encargados de climatizar todos los locales de superficie inferior a 100 m 2, lo cual incluye tiendas pequeñas y oficinas. Se permitirá su regulación por parte de los mismos ocupantes. Estarán colocados en los falsos techos de cada una de las tiendas y oficinas. Su diseño se basa en el máximo caudal de agua y máxima renovación de aire que cada uno de los locales pueda requerir en caso de encontrase en las condiciones más desfavorables DISEÑO DE LOS CLIMATIZADORES Los equipos climatizarán los locales y se diseñaran en función de las condiciones más desfavorables según cada orientación, tamaño, actividad, y número de ocupantes.

20 13 Se situarán en la cubierta del edificio según las zonas que se encarguen de climatizar. Los equipos están compuestos por los ventiladores de impulsión y retorno, batería de frío según el tamaño y la necesidades, y otra de calor. El principio de funcionamiento de estos aparatos consiste en tomar aire del exterior igual al caudal de ventilación requerido, que se mezcla con el caudal de retorno extraído a través de las rejillas de cada local. Esta mezcla se lleva por medio del agua de las tuberías (fría o caliente) a las condiciones idóneas para climatizar la zona, y se impulsa de nuevo a la sala por medio de difusores DISEÑO DE LA CALDERA La producción de calor se da en las calderas. Éstas son cuatro, dispuestas en paralelo para asegurar el suministro de agua con una unidad en reserva para cubrir posibles fallos y eventualidades de mantenimiento. Se disponen, al igual que los climatizadores, en la cubierta, en el exterior del edificio, suministrando agua caliente a climatizadores y fan-coils por medio de un circuito interno de agua. Para su selección, se tendrá en cuenta la potencia que se requiere en las condiciones de invierno. Se elegirá aquella caldera, cuya potencia nominal sea superior a la requerida en un 10 o 15% para evitar sobreesfuerzos en caso de darse una situación extrema.

21 DISEÑO DEL EQUIPO REFRIGERADOR El equipo refrigerador es el encargado de la producción de frío. Su función es alimentar con agua fría a los climatizadores y fan-coils. También se encuentra en el exterior del edificio, en la cubierta. Así mismo, se dispondrán cuatro equipos, dispuestos en paralelo contando con una unidad de reserva. Se elegirán de acuerdo con la potencia que se requiere en verano, y también se escogerán aquellos con una potencia nominal superior en un 10 o 15% a la requerida DISEÑO DE LOS DIFUSORES El aire de impulsión es llevado gracias a los ventiladores desde los climatizadores, a través de los conductos, a los difusores. El conjunto de características de los mismos están limitadas a un límite de potencia sonora (db(a)), la altura del local, y la velocidad del aire en el cuello del difusor. Nivel Sonoro Zona Comercial Oficinas Velocidad del cuello difusor Máx velocidad radio de acción < 55dB (A) < 45 db(a) 2,3m/s 5m/s

22 15 La disposición de los difusores en el local se basa en consideraciones principalmente estéticas, y por el impedimento de superposición de los radios de acción de los difusores, por lo que el número de los mismos viene ya limitado, quedando por tanto determinar sus dimensiones a partir del caudal de impulsión. En nuestro caso, elegimos una velocidad no superior a 5m/s en el solapamiento de los radios de acción para evitar que se den efectos de turbulencia incómodos para el ocupante DISEÑO DE LOS CONDUCTOS DE IMPULSIÓN Los conductos, de chapa metálica recubiertos por aislamiento, llevan el aire caliente en invierno y frío en verano. Su diseño se realiza a partir del caudal de impulsión en cada uno de los tramos que van desde el climatizador hasta cada difusor. Con esta distribución, y la máxima velocidad recomendada para el sistema de baja velocidad correspondiente al máximo caudal, se determina el rozamiento constante por unidad de longitud. Así, para posteriores tramos, y con el uso del diagrama para el cálculo de pérdidas de carga de aire de los conductos circulares, rectos, se tienen dos parámetros conocidos: el caudal y el rozamiento, y se determina el diámetro. Por ser los conductos de sección rectangular, con ayuda de tablas se determinarán las dimensiones rectangulares. Este método del rozamiento constante se usa como criterio para la determinación de las dimensiones de los conductos de impulsión y de retorno. Es un método elegido por no

23 16 implicar pérdidas de carga muy elevadas, no satura el motor del ventilador, y no supone, por tanto, un encarecimiento de la instalación. Para determinar la pérdida de carga debida al rozamiento, se suma las pérdidas en los codos a la longitud del tramo a considerar. Por último, a esta suma, o longitud equivalente, se multiplica el coeficiente constante de fricción obteniendo la caída de presión total en el conducto de impulsión. Como la mayor pérdida se va a dar en el tramo más alejado, será éste el que solo se incluya en el cálculo. Se debe procurar en todo momento, que la pérdida de carga por unidad de longitud no sea superior a 1,2. De esta forma, también queda controlado el nivel sonoro de los conductos DISEÑO DE LAS REJILLAS Son las rejillas las encargadas de tomar el aire de retorno de los propios locales. Cuando se pueda, se tratarán de colocar aquellas que mejor se adapten a las necesidades de extracción, y cuando una única rejilla no cumpla los requisitos, se colocarán varias capaces de extraer m 3 /h. Una vez más, los niveles sonoros y las pérdidas de carga determinarán las condiciones de las mismas.

24 DISEÑO DE LOS CONDUCTOS DE RETORNO Su función es llevar el caudal de retorno del propio local al equipo climatizador correspondiente donde se mezcla con el caudal de ventilación del exterior. Serán diseñados a partir del método de rozamiento constante explicado en el apartado y también según una sección rectangular. Una vez más, las pérdidas de carga y los niveles sonoros deberán tenerse en cuenta DISEÑO DE LA RED DE TUBERÍAS La instalación de las tuberías consta de dos tipos de tuberías, las de ida, y las de retorno. Las primeras llevan el caudal de agua necesario desde calderas y equipos de refrigeración, hasta climatizadores y fan-coils. Y las segundas, corresponden a las de retorno, que realizan el sentido inverso. La red de tuberías se dispondrá por toda la cubierta, bajando a la planta baja para alimentar a los fan-coils. El diseño de las tuberías se realiza partiendo de la cantidad de agua fría que requieren los climatizadores y fan-coils, siendo iguales las tuberías de ida y las de retorno. Y de la misma forma se diseña para las de agua caliente. Son circuitos cerrados de tubería limitando la pérdida de carga a 30 mm.c.a y la velocidad a 2 m/s.

25 DISEÑO DE LAS BOMBAS Las bombas de impulsión llevan el agua desde las calderas y equipos de refrigeración a toda la red de tuberías. Estarán colocadas delante de cada uno de estos grupos, y en paralelo con otra, para asegurar el correcto suministro del agua. De esta forma, si una se estropea, podrá emplearse la otra y su uso se irá alternando cada cierto número de días para evitar excesivo desgaste. Su diseño se basa en el caudal de agua a impulsar y en la altura manométrica, correspondiente a la pérdida de carga del tramo más desfavorable. Para ello se comparan las caídas de presión en los tramos de los conductos de aire y en las tuberías, diseñando para el tramo más alejado DISEÑO DE ELEMENTOS AUXILIARES Válvulas de seguridad: Estas válvulas se colocan en las líneas, por cada caldera o equipo refrigerador para evitar un aumento excesivo de la presión o temperatura del fluido en ellos contenido. Cuando la presión del fluido alcanza un valor prefijado, se produce la apertura del obturador, que no cierra mientras la presión no descienda una cierta cantidad bajo dicho valor.

26 19 Válvulas de equilibrado: bomba. Necesarias en la instalación, para equilibrar, en donde se considerará una por Válvulas de mariposa: Estas válvulas se disponen delante de cada fan-coil y climatizador. Son de baja presión y diseño sencillo, soliéndose usar para controlar el flujo y regularlo. Se caracterizan por ser de operación rápida, ya que solo necesita un cuarto de vuelta para pasar de la posición de cerrado a la posición de abierto, teniendo además una pequeña caída de presión dado a que no alteran la dirección del fluido. Filtros: Para la correcta limpieza del caudal del agua, se situará un filtro en cada bomba. Con respecto a la limpieza del caudal de aire, para evitar posibles enfermedades de los ocupantes, no será necesario disponer de centros de tratamiento de aire ya que climatizadores incorporan dos líneas de filtros, grueso y fino de bolsas, para ese fin.

27 BIBLIOGRAFÍA Los principales manuales y catálogos para la realización del proyecto han sido: Manual Carrier Catalogo de Fan-Coils Carrier Catalogo Climatizadores Trox Techink Catálogo de Calderas Vulcano - Sadeca Catalogo de Equipos de Frío Carrier Catálogo de Difusores y Rejillas Trox Technik Catalogo de bombas GRUNDFOS PRESUPUESTO El coste total de la instalación, montaje y puesta en marcha de las instalaciones y equipos mecánicos de aire acondicionado, calefacción y ventilación del Centro Comercial situado en Gerona, asciende a ,65.

28 CÁLCULOS CÁLCULO DE LAS CARGAS CÁLCULO DE LAS CARGAS DE VERANO CARGAS POR TRANSMISIÓN CARGAS POR INFILTRACIÓN CARGAS POR RADIACIÓN CARGAS POR EQUIPOS E ILUMINACIÓN CARGAS POR LA OCUPACIÓN RESULTADOS DE LAS CARGAS RESULTADOS FINALES PÉRDIDAS EN EL INVIERNO PÉRDIDAS POR TRANSMISIÓN PÉRDIDAS POR INFILTRACÓN RESULTADOS FINALES CÁLCULO DEL CAUDAL DE VENTILACIÓN RESULTADOS FINALES CÁLCULO LOS EQUIPOS CÁLCULO DE LOS PARÁMETROS DE SELECCIÓN CÁLCULO Y SELECCIÓN DE LOS FAN-COILS SELECCIÓN DE LOS CLIMATIZADORES SELECCIÓN DE LA CALDERA SELECCIÓN DEL EQUIPO REFRIGERADOR SELECCIÓN DE LOS DIFUSORES 74

29 SELECCIÓN DE LOS CONDUCTOS DE DIFUSIÓN SELECCIÓN DE LAS REJILLAS SELECCIÓN DE LOS CONDUCTOS DE RETORNO SELECCIÓN DE LAS TUBERÍAS SELECCIÓN DE LAS BOMBAS 78

30 CÁLCULOS CÁLCULO DE LAS CARGAS En este apartado se muestra el procedimiento seguido en los distintos cálculos necesarios para la posterior elección de los equipos que constarán en la instalación. En las tablas siguientes se resumen los locales y zonas a climatizar, especificando su nombre con la abreviación correspondiente para denominarla, su uso, su superficie y el equipo empleado (fan-coil o climatizador). Planta Baja Local Uso Superficie(m 2 ) Equipo 101 Zara Mujer 820,00 C 102 Massimo Dutti Mujer 880,40 C 103 Cortefiel Mujer 1.252,78 C 104 Vodafone 131,20 C 105 Carrefour 2.752,00 C 106 Zapateria 260,00 C 107 Bershka 752,00 C 108 Oficina Comercial 64,00 F 109 Estanco 96,00 F 110 Oficina Comercial 56,00 F 111 Oficina Comercial 56,00 F 112 Accesorize 120,00 C 113 Andrew s ties 136,00 C 114 Boch 192,00 C 115 Oficina Comercial 63,50 F 116 Información 28,26 F 117 Oficina Comercial 51,00 F 118 Oficina Comercial 32,00 F 119 Oficina Comercial 32,00 F 120 Oficina Comercial 45,40 F

31 Oficina Comercial 32,00 F 122 Oficina Comercial 32,00 F 123 Oficina Comercial 79,50 F 124 Complementos 128,00 C 125 Zapateria 126,50 C 126 Farrutx 128,80 C 127 Tous 121,12 C 128 Oficina Comercial 80,00 F 129 Natura 111,20 C 130 Bomboneria 108,00 C 131 Oficina Comercial 40,70 F 132 Oficina Comercial 52,65 F 133 Oficina Comercial 27,74 F 134 Complementos 83,80 F 135 Atención al cliente 32,00 F 136 Lamparas 1.676,80 C 137 Oficina Comercial 56,42 F 138 Oficina Comercial 55,42 F 139 Joyeria 147,60 C 140 Burberry 132,00 C 141 Farmacia 179,89 C 142 Oficina Comercial 46,58 F 143 Mango 672,24 C 144 Tienda de Deportes 1.907,20 C 145 Oficina Comercial 65,70 F 146 Oficina Comercial 65,20 F 147 Adolfo Dominguez 104,00 C 148 Roberto Verino 129,00 C 149 Oficina Comercial 73,60 C 150 Antonio Miró 119,60 C 151 El Caballo 113,60 C 152 Benetton 416,00 C 153 Carolina Herrera 134,00 C 154 Pedro del Hierro 192,00 C 155 Jaime Mascaró 123,80 C 156 Zara Hombre 287,50 C 157 Acosta 131,50 C 158 Oficina Comercial 55,50 F 159 Armand Bassi 96,00 F 160 Brands 386,20 C 161 Oficina Comercial 79,00 F

32 Angel Schlesser 192,00 C 163 Loewe 223,50 C 164 Femina 239,50 C 165 Lenceria 230,40 C 166 Saco saquito 84,64 F 167 Bimba y Lola 326,40 C 168 La Oca Loca 221,15 C 169 Oficina Comercial 38,00 F 170 El Oso Azul 204,46 C 171 Mallorca 217,60 C 172 Oficina Comercial 76,80 F 173 Oficina Comercial 41,21 F 174 Oficina Comercial 75,36 F 175 Oficina Comercial 26,21 F 176 Oficina Comercial 49,00 F 177 Cosméticos y perfumería 223,50 C Pasillo M ,40 C Pasillo M ,00 C Pasillo M ,00 C Pasillo M ,70 C Pasillo M ,40 C Pasillo M ,04 C Pasillo M ,00 C Pasillo M ,07 C Pasillo M ,40 C Pasillo M ,00 C Planta Alta Local Uso Superficie (m 2 ) Equipo 201 El Corte Inglés Muebles 944,00 C 202 Muebles 1.108,20 C 203 El Corte Inglés Hogar 758,00 C 204 El Corte Inglés Ropa 3.859,20 C 205 Zara Niños 230,40 C 206 Chucherias Daniel 128,00 C 207 Punto Blanco 116,80 C 208 Oficina Comercial 78,00 F 209 Papeleria 115,20 C

33 Vajillas y Cristalerias 272,00 C 211 Adela Gil 190,00 C 212 Colchones Flex 249,60 C 213 Revelado fotos 81,00 F 214 Gonella 128,00 C 215 Ultramarinos 249,60 C 216 Fumarel 179,20 C 217 Oficina Comercial 39,60 F 218 Oficina Comercial 39,60 F 219 Jugueterias Martinez 254,00 C 220 Telefonica 205,60 C 221 Crisol 462,40 C 222 Oficina Comercial 41,60 F 223 Territorio Vaquero 467,20 C 224 Oysho 345,60 C 225 Women Secret 332,80 C 226 Oficina Comercial 41,55 F 227 Cortefiel Hombre 294,40 C 228 Juteco 185,60 C 229 Orange 128,00 C 230 Pull & Bear 608,00 C 231 Cassis 115,20 C 232 Herbolario 120,00 C 233 Parafarmacia 114,32 C 234 AND 131,04 C 235 Sephora 192,00 C 236 El Corte Inglés Juguetes 1.840,00 C 237 Springfield 627,20 C 238 Marcos y Cuadros 475,76 C 239 El Corte Inglés Deportes 1.872,00 C 240 Artesanos Camiseros 103,20 C 241 Oficina Comercial 70,52 F 242 Oficina Comercial 75,52 F 243 Oficina Comercial 79,96 F 244 Oficina Comercial 59,04 F 245 Oficina Comercial 50,68 F 246 Oficina Comercial 57,04 F 247 Complementos 84,80 F 248 Imaginarium 143,12 C 249 Zapatería Niños 96,00 F Pasillo M ,00 C

34 27 Pasillo M ,00 C Pasillo M ,51 C Pasillo M ,53 C Pasillo M ,60 C Pasillo M ,30 C Pasillo M ,10 C Pasillo M ,00 C CÁLCULO DE LAS CARGAS DE VERANO A continuación se detalla el procedimiento de cálculo de las cargas de verano y se exponen las expresiones empleadas en los cálculos. Dichas cargas se subdividen en cargas por transmisión, por infiltración, por radiación, por ocupación, por iluminación y por equipos. Las condiciones interiores del local se identifican con el subíndice int y son las mostradas en el apartado Las condiciones del ambiente exterior son referidas como ext y corresponden a las determinadas en la sección CARGAS POR TRANSMISIÓN Estas pueden darse a través de cristales, muros exteriores, particiones, suelos y techos: La expresión generalizada para el cálculo de transmisiones es: T = K S T

35 28 donde K es el coeficiente de transmisión de la separación a considerar S es la superficie de transmisión T es la diferencia de temperaturas entre zonas Particularizando, a través de los cristales: T cristal = K cristal S cristal ( Text Tint ) Transmisión de calor a través de las particiones: T partición = K particion S particion ( Text int T 2 ) Notemos que partición se considera a todo muro que separa una zona acondicionada de una zona no acondicionada. Se estima como diferencia de temperaturas la mitad de la diferencia entre las condiciones interiores y exteriores. Serán zonas no acondicionadas los huecos de ascensor, las escaleras, los aparcamientos, etc... Por medio de los muros exteriores: T muro = K muro S muro T eq

36 29 T eq = a + T es ( Tem Tes ) + b Rs R m Esta última fórmula hace referencia a la capacidad del muro de absorber el calor e irlo disipando al medio función del tiempo. Así, se considera una diferencia de temperaturas equivalente corregida entre zonas, función de una serie de parámetros tabulados para nuestras condiciones de estudio: a es una corrección debido a un incremento distinto de 8ºC entre las temperaturas interiores y exteriores b es el coeficiente que considera el color de la cara exterior de la pared. Al tratarse de una pared de color claro, el valor es 0,55. T es es la diferencia equivalente de temperatura a la hora considerada para la pared a la sombra T em es la diferencia equivalente de temperatura a la hora considerada para la pared soleada R s es la máxima insolación (Kcal/h m 2 ) correspondientes al mes y latitud supuestos a través de una superficie acristalada vertical para la orientación considerada. R m es la máxima insolación (Kcal/h m 2 ) correspondientes al mes de Julio a 40º de latitud Norte, a través de una superficie acristalada vertical para la orientación considerada.

37 CARGAS POR INFILTRACIÓN La infiltración se produce cuando aire exterior a más temperatura que el interior, se cuela por las rendijas de los cerramientos del local. Para combatirlo se crea una sobrepresión de 0,6 en todas las zonas a climatizar CARGAS POR RADIACIÓN Es el cálculo de la radiación penetrante por las ventanas y escaparates. Está tabulado para los distintos meses y horas solares, y su expresión general es la siguiente: Rad = K S cristal R CARGAS POR EQUIPOS E ILUMINACIÓN Suponemos que las cargas por iluminación y equipos son todas cargas sensibles y función de la superficie del local ya que hemos estimado una carga de 30W/m 2 : Q = 30 S local

38 CARGAS POR LA OCUPACIÓN Las cargas por ocupación dependen del número de personas dentro del local y de la carga sensible y latente estimada para cada persona según el nivel de actividad. En nuestro caso, los valores supuestos variarán según sea zona comercial o pasillo: Ocupación locales Ocupación pasillos Carga latente ocupantes Carga sensible ocupantes 5m2/persona 2m2/persona 61 Kcal/h 52 Kcal/h Slocal CSO = CS Ocupación Slocal CLO = CL Ocupación RESULTADOS DE LAS CARGAS Planta Baja (Kcal/h) Local Radiación Transmisión Equipos Ocupación

39

40 Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Total

41 34 Planta Alta (Kcal/h) Local Radiación Transmisión Equipos Ocupación

42 Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Total RESULTADOS FINALES Separando las cargas latentes de las cargas sensibles y aplicando un coeficiente de seguridad del 10%, las cargas finales se detallan a continuación: Planta Baja Local Carga Sensible (kw) Carga Latente (kw) Carga Total (kw) ,1 10,9 112, ,0 11,7 125, ,1 16,7 169, ,7 1,7 14, ,7 36,6 274, ,8 3,5 26, ,7 10,0 91, ,6 0,9 6,5

43 ,4 1,3 9, ,9 0,7 5, ,9 0,7 5, ,1 1,6 12, ,9 1,8 13, ,9 2,5 19, ,8 0,9 6, ,6 0,4 3, ,6 0,7 5, ,8 0,4 3, ,0 0,4 3, ,3 0,6 4, ,8 0,4 3, ,8 0,4 3, ,2 1,1 8, ,3 1,7 13, ,1 1,7 12, ,4 1,7 13, ,6 1,6 12, ,2 1,1 8, ,7 1,5 11, ,6 1,5 11, ,7 0,5 4, ,9 0,7 5, ,5 0,4 2, ,7 1,1 8, ,8 0,4 3, ,2 22,3 167, ,0 0,7 5, ,8 0,7 5, ,9 2,0 14, ,3 1,7 13, ,6 2,4 18, ,3 0,6 4, ,7 8,9 67, ,6 25,3 193, ,8 0,9 6, ,7 0,9 6, ,7 1,4 11, ,3 1,7 22, ,6 1,0 16,6

44 ,4 1,6 21, ,0 1,5 20, ,8 5,5 60, ,4 1,8 16, ,9 2,5 21, ,7 1,7 12, ,1 3,9 33, ,3 1,7 13, ,9 0,7 5, ,3 1,3 9, ,5 5,1 41, ,9 1,1 8, ,5 2,5 19, ,9 3,0 22, ,6 3,2 23, ,0 3,1 25, ,4 7,6 15, ,6 4,3 36, ,5 2,9 24, ,3 0,5 3, ,9 2,7 21, ,8 2,9 24, ,7 1,0 7, ,7 0,5 4, ,5 1,0 7, ,3 0,3 2, ,4 0,7 5, ,5 3,0 28,5 M1 84,7 24,6 109,3 M2 50,4 14,9 65,3 M3 61,9 19,0 80,9 M4 34,3 10,5 44,8 M5 58,8 18,1 76,9 M6 41,5 12,8 54,3 M7 92,2 27,7 119,9 M8 58,8 18,1 76,9 M9 53,9 16,6 70,5 M10 50,0 12,8 62,8 Total 2.453,7 433, ,7

45 38 Planta Alta Local Carga Sensible (kw) Carga Latente (kw) Carga Total (kw) ,7 12,6 119, ,1 14,8 133, ,0 10,1 92, ,2 51,3 448, ,4 3,1 1, ,4 1,7 15, ,4 1,5 2, ,4 1,1 2, ,1 1,5 13, ,3 3,6 39, ,9 2,5 35, ,6 3,3 29, ,6 1,1 9, ,2 1,7 14, ,6 3,3 30, ,8 2,4 34, ,1 0,5 4, ,1 0,5 4, ,3 3,4 29, ,3 2,7 24, ,8 6,1 53, ,3 0,5 4, ,8 6,2 51, ,1 4,6 34, ,2 4,5 38, ,3 0,5 4, ,5 3,9 34, ,3 2,5 21, ,0 1,7 15, ,3 8,1 73, ,2 1,5 13, ,7 1,6 1, ,1 1,5 13, ,2 1,7 15, ,4 2,5 23, ,3 24,5 214, ,0 8,3 73, ,4 6,3 55,7

46 ,2 24,9 218, ,6 1,4 12, ,4 0,9 8, ,0 1,0 9, ,5 1,1 9, ,4 0,8 7, ,6 0,7 6, ,1 0,7 6, ,0 1,1 10, ,2 1,9 17, ,1 1,3 11,4 M1 111,8 21,3 133,1 M2 143,9 28,4 172,3 M3 35,9 7,2 43,1 M4 53,5 10,6 64,2 M5 44,2 8,8 53,0 M6 33,1 6,6 39,7 M7 30,5 6,1 36,5 M8 25,6 5,0 30,6 Total 2.426,1 339, , PÉRDIDAS EN EL INVIERNO En el cálculo de las pérdidas de invierno, los factores que desestabilizan las condiciones de confort son sólo las infiltraciones y transmisiones ya que el resto (ocupación, equipos y radiación) actúan favoreciendo la situación (aportan cargas caloríficas):

47 PÉRDIDAS POR TRANSMISIÓN Las expresiones son muy similares a las de verano, pero corregidas por un factor de viento que depende de la orientación a considerar y del material del cerramiento. Material Orientación Fv Pared N 1,2 Cristal N 1,35 Pared O 1,1 Cristal O 1,2 Pared E 1,15 Cristal E 1,25 Pared S 1 Cristal S 1 Cubierta 1 La expresión general queda: T = fv K S T A través de los cristales: T cristal = f v K cristal S cristal ( Text Tint ) Transmisión de calor a través de las particiones: T partición = f v K particion S particion ( Text int T 2 )

48 41 Por medio de los muros exteriores: T muro = f v K muro S muro ( Text Tint ) PÉRDIDAS POR INFILTRACIÓN Éstas son debidas, en este caso, al aire frío del exterior. Para combatirlas, se crea de nuevo una sobrepresión de 0.6 en todas las zonas a climatizar RESULTADOS FINALES La suma total de las pérdidas de invierno se calcula como: P = T + T + T inv cristal partición muro siendo en nuestro caso a estudiar: Local Planta Baja Pérdidas Invierno (Kcal/h) Local Planta Alta Pérdidas Invierno (Kcal/h) ,21

49 ,

50 M M M M M M M M Total M M M M M M M M M M Total

51 CÁLCULO DEL CAUDAL DE VENTILACIÓN Se realiza a partir del número de ocupantes y de un coeficiente según la actividad a que esté destinado el local. En nuestro caso, dado que la actividad principal son las tiendas, se supuso una ventilación de 36 m 3 /h persona. Planta Baja Planta Alta Local Ventilación (m 3 /h) Local Ventilación (m 3 /h)

52 Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M

53 Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M Pasillo M RESULTADOS FINALES A continuación se muestra una tabla con los resultados obtenidos requeridos para el cálculo y posterior selección de los equipos: Local Carga Sensible (kw) Carga Latente (kw) Planta Baja Carga Total (kw) Calefacción (kw) Ventilación (m 3 /h) ,1 10,9 112,0 26, ,0 11,7 125,7 30, ,1 16,7 169,8 42, ,7 1,7 14,4 7, ,7 36,6 274,2 58, ,8 3,5 26,3 6, ,7 10,0 91,6 30, ,6 0,9 6,5 1,3 468

54 ,4 1,3 9,6 2, ,9 0,7 5,7 1, ,9 0,7 5,7 1, ,1 1,6 12,6 4, ,9 1,8 13,6 3, ,9 2,5 19,5 5, ,8 0,9 6,7 2, ,6 0,4 3,0 1, ,6 0,7 5,3 1, ,8 0,4 3,2 0, ,0 0,4 3,4 1, ,3 0,6 4,9 1, ,8 0,4 3,2 0, ,8 0,4 3,2 0, ,2 1,1 8,2 1, ,3 1,7 13,0 3, ,1 1,7 12,7 3, ,4 1,7 13,1 3, ,6 1,6 12,2 2, ,2 1,1 8,2 2, ,7 1,5 11,2 2, ,6 1,5 11,0 2, ,7 0,5 4,2 1, ,9 0,7 5,6 1, ,5 0,4 2,9 0, ,7 1,1 8,9 2, ,8 0,4 3,2 0, ,2 22,3 167,5 40, ,0 0,7 5,7 1, ,8 0,7 5,6 1, ,9 2,0 14,9 3, ,3 1,7 13,1 2, ,6 2,4 18,0 4, ,3 0,6 4,9 1, ,7 8,9 67,6 16, ,6 25,3 193,9 53, ,8 0,9 6,6 1, ,7 0,9 6,6 1, ,7 1,4 11,1 4, ,3 1,7 22,1 5, ,6 1,0 16,6 4,5 540