CLIMATIZACIÓN DE UN HOTEL SITUADO EN TOLEDO UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS PROYECTO FIN DE CARRERA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)

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1 UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO INDUSTRIAL PROYECTO FIN DE CARRERA CLIMATIZACIÓN DE UN HOTEL SITUADO EN TOLEDO AUTOR: Luis Espejo Roqueta MADRID, Junio 2009

2 CLIMATIZACIÓN DE UN HOTEL SITUADO EN TOLEDO Autor: Espejo Roqueta, Luis. Director: Hernández Bote, Juan Antonio. Entidad colaboradora: ICAI - Universidad Pontificia Comillas RESUMEN DEL PROYECTO Con el presente proyecto se pretende diseñar, calcular y establecer las condiciones técnicas y legales requeridas para implantar la refrigeración, calefacción y la ventilación de un edificio de pública concurrencia como es un hotel situado en Toledo. El sistema de refrigeración se ha diseñado teniendo en cuenta las condiciones climatológicas más desfavorables, asegurando así un correcto funcionamiento tanto en verano como en invierno. El edificio en cuestión no tiene ninguna edificación colindante, por lo que las cuatro orientaciones dan al exterior. Está compuesto por once plantas, la primera es la recepción; en la segunda planta hay un restaurante con zona de fumadores y de no fumadores y una zona de descanso; en la tercera planta se encuentra el despacho del director, una oficina, una sala de juntas y ocho habitaciones; el resto de plantas están destinadas a habitaciones, siendo constructivamente iguales las plantas cuarta a octava. Se dispone de un total de ciento dieciséis habitaciones. En la azotea se situaran los equipos pertinentes necesarios para el acondicionamiento. Las zonas a climatizar serán las que tengan una ocupación constante a lo largo del tiempo, sin considerar entre ellas las zonas comunes como pasillos, escaleras o distribuidores. Los aseos, almacenes y pasillos no serán climatizados pero si tendrán un sistema de extracción de aire, para mantener unas condiciones de higiene adecuadas y además impuestas por el R.I.T.E. Los valores de temperatura y humedad relativa considerados en el proyecto como valores de confort para el acondicionamiento de las distintas estancias han sido 24ºC en verano y de 22ºC en invierno, presentando en ambos casos una humedad relativa del 50%. Para realizar los cálculos necesarios de las cargas térmicas que influyen en el edificio (transmisión, radiación solar, ocupación, equipos eléctricos e iluminación) se ha empleado el manual Carrier y la ayuda de su hoja de cálculo, para resolver el

3 problema iterativo que se plantea al encontrar la condición más desfavorable. No se considera dentro del cálculo de cargas las producidas por infiltración porque el sistema se ha diseño para crear una sobrepresión en las zonas a climatizar consiguiendo así que las fugas sean de dentro a fuera. A partir de los cálculos realizados se ha procedido a la selección los equipos que componen el sistema de refrigeración. Debido al diseño del sistema, es necesario contar con unos equipos de producción de agua caliente y de agua fría. Para la producción de agua caliente se ha seleccionado una caldera de 225 kw y para la producción de agua fría un equipo frigorífico de 254 kw. Ambos equipos se sitúan la cubierta del edificio. Para realizar el acondicionamiento del hotel, se ha optado por utilizar climatizadores, para aquellas zonas más grandes y con una mayor demanda, y por el uso de fan-coils para aquellas otras con dimensiones más reducidas y con menos exigencias técnicas. La recepción y la segunda planta debido a su diseño arquitectónico y mayor afluencia de gente, se ha procedido a climatizar mediante climatizadores, equipos acordes para este tipo de estancias. La configuración de los mismos es free-cooling en dos pisos. Están situados en la azotea. En cambio las habitaciones, sala de juntas, oficinas y despacho, son tratadas por fan-coils de cuatro tubos, para asegurar una total independencia. Debido a las características constructivas de estas zonas se han elegido dos tipos de fan-coil, unos tipo cassette y otros horizontales encastrables sin envolvente. Ambos tipos se ubican en los falsos techos. Para la distribución de aire o ventilación, se ha utilizado el método de recuperación estática, que consiste en dimensionar los conductos de forma que el aumento de presión estática (debida a la reducción de velocidad) en cada rama compense las pérdidas por rozamiento en el tramo siguiente de manera que se vaya reduciendo la sección a medida que se reduce el caudal para recuperar presión y poder llegar al final del conducto con un rozamiento inferior, pero manteniendo siempre unos límites de velocidad y pérdidas. Los conductos bajan por los patinillos desde la cubierta ramificándose por los falsos techos hasta llegar a los equipos. Los conductos son rectangulares de chapa de acero galvanizado y aislados adecuadamente. Para

4 poder proporcionar aire a los fan-coils en las condiciones que estos requieren se ha incluido una unidad climatizadora de aire exterior.la impulsión y aspiración de aire por los conductos es realizada por las unidades climatizadoras mediante sus ventiladores. La expulsión a las diferentes estancias se hace a través de difusores, para las que presentan climatizador y mediante rejillas para las que presentan fancoils. La expulsión y retorno de aire comienza en las rejillas dispuestas a tal efecto. El entramado de tuberías, encargado de proporcionar agua a los equipos, ha sido diseñado siguiendo las mismas directrices que en los conductos, variando los límites de velocidad y perdida de carga según el R.I.T.E. Igualmente en la cubierta se situaran cuatro bombas para la impulsión y retorno del agua fría y caliente, distribuidas dos a dos en paralelo para no cortar el suministro en caso de fallo o necesidad de mantenimiento. Para obtener datos reales de los equipos y no solo teóricos se han consultado catálogos de fabricantes y se ha contactado con suministradores para obtener los modelos exactos de los equipos, sus características y los precios de estos para así poder desarrollar un presupuesto del sistema. Con todo esto, queda definido el desarrollo del proyecto así como los datos más destacables de éste, quedando representado en los planos la instalación de impulsión y retorno de agua, la instalación de extracción e impulsión de aire, la distribución de los patinillos, así como la valvulería y equipos pertinentes. El valor total de la ejecución es de noventa y seis mil novecientos sesenta y cinco euros con diecinueve céntimos de euro ( ,19 ). Autor: Espejo Roqueta, Luis Director: Hernández Bote, Juan Antonio Entidad colaboradora: ICAI-Universidad Pontificia Comillas

5 AIR CONDITIONING OF A HOTEL LOCATED IN TOLEDO Author: Espejo Roqueta, Luis. Director: Hernández Bote, Juan Antonio. Collaborating Entity: ICAI- Universidad Pontificia Comillas ABSTRACT The objective of this project is to establish the legal and technical conditions necessary to implement a climate control system in a Hotel building located in Toledo. The climate control system has been designed taking into account the most unfavorable weather conditions both in summer and winter. The Hotel building has not any building near, so to have a good design it s necessary count to the fourth cardinals points. The Hotel building is composed of eleven floors. The first floor is made up of the reception; the second floor is made up of the kitchen, a restaurant with a smoker and non-smoker zone, and a rest room; the third floor has eight rooms, a meeting room, a office and the director s office; the rest of floors has room. The second to tenth floor make up the one hundred and sixteen bedrooms. The fourth to ninth floors have exactly the same size and distribution, while the rest differ due to the architecture. The eleventh floor, the rooftop, is used for the arrangement of the equipment. The areas to be air-conditioned will be those that have a constant occupation over time, without considering common purpose areas like hallways, stairs or distributors. Corridor, Toilets and storage rooms are not air-conditioned but an air extraction system will be installed to have a healty atmosfear, besides because the new rules, describes on the new R.I.T.E., force us to do it. It is considered that the optimal conditions for comfort are 24 degrees Celsius in summer and 22 degrees Celsius in winter, in both cases with a relative humidity of 50%. The next step was to study the architectural plans, construction materials and the thermal transmission of these elements, climate data from the area where the building

6 is located, as well as the orientation of the buildings facades. It was also taken into account the use that will be given to the building as a hotel, as activity that takes place within will be crucial for calculating the heat load. The Carrier manual and carefully elaborated Excel spreadsheets have been used for the calculation of the thermal loads affecting the building (transmission, radiation, occupation, electrical equipment and lighting). In the calculations of thermal loads the infiltration has not been considered, since the system was designed to overpressure the air-conditioned areas so that the leaks are from inside-out. Based on the calculations the cooling and heating systems were selected. For the production of hot water the 225 kw boiler was selected, and for the production of cold water a 254 kw refrigerator. Both systems are setup on the building s rooftop. For the air-conditioning of the bedrooms four tube fancoils will be used, located in the false ceiling. Each fancoil will have input and output of both hot and cold water. Each fancoil will have a control system to regulate the temperature for each bedroom independently. The first and the second room will be air condition with an independent climate control system that will be installed in the suspended ceiling. And it s necessary another climate control system to prepare the outside s air for the fan-coils The meeting room, the office and the director s office will also be air-conditioned by fancoils so as to make use of the system of pipes and ducts already installed in the building. The air distribution was also designed following the Carrier manual and using the static recovery method that reduces or increases the diameter of the air ducts depending on the flow so as to always maintain the same speed and losses. The air ducts were lowered from the rooftop trough utility shafts and latter branched through

7 the false ceilings to reach the air-conditioning equipment. The air ducts are made of galvanized steel and are isolated properly in each case. The air supply will be made with two fans placed on the rooftop, one for impulsion and the other for extraction of air. The water pipe system has also been designed with the static recovery method. On the rooftop four water pumps, placed in parallel as a redundant system, will supply water to the fancoils, restaurant s air conditioning, and bathroom water. To complete the installation of valves, grilles and diffusers were chosen and installed. The definition and methods to be considered in the execution and installation of the project are annexed. The blueprints include: the water pipe and air duct installation for each of the floors, the water pipe and air duct installation for each of the utility shafts, the water heating system, the water cooling system, and a standard room installation. Therefore, this report contains the main steps and features and blueprints for the installation of an air-conditioning system in a hotel located in Toledo. The total value of the project execution is: three hundred and ninety six thousand nine hundred and sixty five euros and nineteen cents ( ,19 ). Author: Espejo Roqueta, Luis Director: Hernández Bote, Juan Antonio Collaborating Entity: ICAI- Universidad Pontificia Comillas

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9 - MEMORIA DOCUMENTO Nº 1, MEMORIA. ÍNDICE GENERAL: 1.1 MEMORIA DESCRIPTIVA CÁLCULOS ANEJOS.140

10 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA MEMORIA DESCRIPTIVA

11 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA MEMORIA DESCRIPTIVA. ÍNDICE: OBJETO DEL PROYECTO DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO DATOS DE PARTIDA CONDICIONES INTERNAS CONDICIONES EXTERNAS CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS CONDICIONES DE USO NIVEL DE OCUPACIÓN NIVELES DE ACTIVIDAD CARGAS ELÉCTIRCAS CAUDALES DE VENTILACIÓN CÁLCULO DE CARGAS CÁLCULO DE CARGAS DE VERANO CÁLCULO DE CARGAS DE INVIERNO DESCRIPCCIÓN DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN CRITERIOS DEL DISEÑO DEL SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN EQUIPOS QUE CONSTITUYEN EL SISTEMA FAN COILS CLIMATIZADORES CLIMATIZADOR DE AIRE EXTERIOR...24

12 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA CONDUCTOS DE AIRE TUBERÍAS DE AGUA DIFUSORES REJILLAS VENTILADORES BOMBAS CALDERA ENFRIADORA ELEMENTOS AUXILIARES BIBLIOGRAFÍA IMPORTE, FECHA Y FIRMA...35

13 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA OBJETO DEL PROYECTO. El presente proyecto tiene por objeto el diseño del sistema de climatización de un hotel situado en Toledo, cumpliendo las condiciones técnicas y legales requeridas para este tipo de instalaciones, según el apéndice 07.1 del nuevo Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE), aprobado por el Real Decreto 1027/2007. Para completar el diseño del sistema de climatización hay que diseñar los subsistemas de refrigeración, calefacción y ventilación, cuyo funcionamiento debe ser ininterrumpido durante todo el año debido a la naturaleza del edificio. Establecido el marco del proyecto cabe destacar que no se tendrá en cuenta ninguna otra instalación que no sea de la climatización, es decir, por ejemplo la fontanería del edificio, ya que la producción de agua caliente sanitaria no está relaciona con la producción de agua caliente para climatización. La presente memoria descriptiva pretende ser lo más clara y concisa posible, en cuanto a la descripción del funcionamiento de la instalación de climatización así como los cálculos necesarios basándose en las condiciones arquitectónicas y climatológicas correspondientes. Las explicaciones más técnicas quedar recogidas en el pliego de condiciones, una descripción más minuciosa de los equipos, así como un análisis

14 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA económico en el presupuesto y la implantación de la instalación queda reflejada en los planos. El presente proyecto se ha ayudado del Manual de Carrier, manual extensamente utilizado en el ámbito de la climatización DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO. El edificio objeto de este proyecto es una edificación de once plantas, con un total de 2500 m 2, repartidos en un total de 116 habitaciones. Las plantas cuarta a novena, ambas incluidas, presentan una distribución arquitectónica idéntica. El resto de plantas son diferentes debido a las estancias que alojan. La distribución de las distintas estancias por planta es la siguiente: PLANTA ACCESO RECEPCIÓN Recepción PLANTA PRIMERA Restaurante (fumadores y no fumadores). Cocina. Aseos Restaurante. Zona descanso. PLANTA SEGUNDA 8 Habitaciones.

15 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA Oficinas de Administración. Oficina del Director. Sala de Juntas. Almacén de planta. PLANTA TERCERA 12 Habitaciones. Almacén de planta. PLANTA CUARTA A NOVENA 14 Habitaciones. Almacén de planta. PLANTA DÉCIMA 12 Habitaciones. Almacén de planta. PLANTA CUBIERTA Maquinaria. Todas las plantas tienen 4 m de altura, excepto la recepción que tiene 5m. En el centro de cada planta se encuentran los ascensores y las escaleras centrales al lado de un patio interior común a todas las plantas menos la baja, donde se sitúa la recepción. Además de las escaleras centrales el hotel presenta unas segundas escaleras, situadas en la fachada este.

16 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA DATOS DE PARTIDA CONDICIONES INTERNAS. Las condiciones internas impuestas por el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (R.I.T.E.) en la instrucción técnica IT se presentan en la Tabla 1. Estación Temperatura [ C] Humedad relativa[%] Verano Invierno Tabla 1. Condiciones interiores de diseño [RITE07]. Dado que existe una horquilla de valores, se debe elegir unos valores en concreto para realizar los cálculos necesarios. Los valores escogidos para dichos cálculos son los mostrados por la Tabla2. Estación Temperatura [ C] Humedad relativa[%] Verano Invierno Tabla 2. Condiciones interiores elegidas para el diseño.

17 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA CONDICIONES EXTERNAS. Los valores adoptados como condiciones exteriores de cálculo de este proyecto se muestran en las Tablas 3. Las cuáles son las propias de la ciudad de Toledo dentro del percentil del 97,5%. Verano Temperatura bulo seco [ºC] 34 Temperatura bulbo húmedo [ºC] 21.8 Humedad relativa [%] 34 Variación diurna [ºC] 16 Invierno Temperatura bulo seco [ºC] -4 Temperatura bulbo húmedo [ºC] -7 Tabla 3. Condiciones externas de Toledo en invierno [CARR03]. Otros parámetros de la ciudad de Toledo necesarios para el desarrollo de los cálculos se pueden observar en la Tabla 4. Altitud [m] 540 Latitud [ ] [ ] Calidad de aire exterior ODA 1 Tabla 4. Otros parámetros la ciudad de Toledo [CARR03].

18 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS. Las características constructivas del edificio a estudio, en este caso el hotel, son las que se presenta a continuación. Altura de recepción 5 m. Altura por planta de 4 m. Falso techo por planta de 0,75 m. Altura útil por planta 3,25 o 4,25 m. Muro exterior de peso medio 300 Kg/m2. Muro exterior de color medio. Las ventanas tienen un cristal de doble de vidrio de 6 mm de espesor. El color del vidrio de las ventanas es azul. El marco de las ventanas de material metálico. Las ventanas tienen cortinas de tela interiores. El color de las cortinas interiores es claro. Dimensión vertical de las ventanas de la recepción 4 m. Dimensión vertical de resto de ventanas 2 m. Dimensión vertical de las puertas de habitaciones 2 m. Dimensión vertical de las puertas del baño de las habitaciones 2 m. Los coeficientes de transmisión térmica (K) según los materiales utilizados en la construcción del edificio son los indicados en la siguiente tabla.

19 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA Elemento constructivo K [Kcal/h m 2 ºC] Cristales 2,70 Muros exteriores 0,7 Techo exterior 0,65 Particiones 1,35 Suelos interiores 1,1 Suelos exteriores 1,2 Cubierta-Techos LNA 2,1 Puertas habitación 1,5 Puertas baño 1,6 Tabla 5. Coeficientes de transmisión térmica de cada cerramiento CONDICIONES DE USO NIVEL DE OCUPACIÓN. El nivel de ocupación considerado para cada una de las estancias del edificio a estudio se muestra en la siguiente tabla. Estancia Recepción Restaurante fumadores Número de personas 6 m 2 /persona 40 personas/zona

20 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA Restaurante no fumadores Habitaciones Oficina de administración Oficina del director Sala de juntas 42 personas /zona 2 personas/habitación 7 m 2 /persona 1 persona/oficina 15 personas/sala Tabla 6. Niveles de ocupación por estancia del hotel NIVEL DE ACTIVIDAD. Modela el calor disipado por cada persona. Va a depender de la temperatura ambiente, del grado de actividad y metabolismo medio, se distinguen dos formas distintas de calor: Sensible: Por el incremento de temperatura existente entre el cuerpo humano y el exterior, a humedad especifica constante. Latente: consiste en aumentar la humedad absoluta del ambiente debido a los valores desprendidos por el cuerpo humano a temperatura constante. Los anteriores valores considerados por persona con metabolismo medio de 113 [Kcal/h] son los indicados por la tabla siguiente. Estancia Grado de actividad CS [Kcal/h] CL[Kcal/h]

21 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA Restaurante Sentado Resto Sentado, marcha lenta Tabla 7. Calores sensible y latente por persona a 24 C [CARR03]. Los calores en el restaurante son mayores para considerar el calor desprendido por los platos CARGAS ELÉCTRICAS. Se considera un aporte energético debido al alumbrado del hotel en todas sus zonas de 25 W/m 2. La presencia de equipos eléctricos se modela con el aporte máximo energético de 5 W/m 2 en todas las estancias del hotel CAUDALES DE VENTILACIÓN. Según la IT del RITE, se debe asegurar un caudal mínimo de aire exterior, para mantener unas condiciones de bienestar y de higiene. El resultado de estas exigencias para cada estancia se muestra en la tabla siguiente. Zona Categoría l/s persona Común hotel IDA 2 12,5 Habitación IDA 3 8 Restaurante IDA 3 8

22 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA Restaurante Fumador - 16 Sala juntas, Oficinas IDA 2 12,5 Tabla 8. Categoría de la zona a climatizar y exigencia de caudal de ventilación. Las zonas de fumadores no tienen ninguna categoría específica, pero es exigido que el caudal de ventilación sea como mínimo el doble de la zona como si no fuera de fumadores. Por tanto se observa que el restaurante de fumadores presenta una renovación de 8 litros por segundo y persona, lo que hace que el restaurante de fumadores sea de CÁLCULO DE CARGAS Con los parámetros definidos en los apartados anteriores se puede proceder a realizar los cálculos de las cargas térmicas de cada una de las zonas del hotel. Estos cálculos se tienen que realizar bajo la condición más desfavorable. Se tiene que hacer la distinción entre las cargas que se producen bajo las condiciones de verano y las cargas en condiciones de invierno. Sólo se consideran las cargas que se opongan al efecto buscado por el sistema de climatización, es decir las que puedan ayudar a climatizar se obvian.

23 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA CÁLCULO DE CARGAS DE VERANO Bajo condiciones de verano la condición más desfavorable no es cuando existe la mayor diferencia de temperatura entre interior y exterior, esto es debido al efecto de la radiación solar. Por tanto para el cálculo de las cargas de verano se realizará un cálculo iterativo para estimar la hora y el mes más desfavorables para las condiciones de proyecto seleccionadas, en función de la orientación de cada uno de los locales. De cada local se calcularán los valores de radiación solar, transmisión (muros, techos, cristales y particiones), ocupación, iluminación y equipos. La infiltración no se va a considerar porque se va a evitar eliminándola, haciendo que exista una sobrepresión en el interior de las zonas climatizadas parar evitar que entren flujos de aire no deseados. Una vez conocida la condición más desfavorable se asegurará que los equipos podrán satisfacer las necesidades de refrigeración para cualquier época del año CÁLCULO DE CARGAS DE INVIERNO La condición más desfavorable en condiciones de invierno sí se considera cuando existe la mayor diferencia de temperatura entre el interior y el exterior. En este cálculo sólo se ha considerado la transmisión, ya que tanto la radiación solar, ocupación, iluminación y equipos son favorables en invierno, por lo que ayudaran en la calefacción de nuestro local y no han de ser tenidas

24 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA en cuenta, teniendo así un margen mayor de seguridad. De este modo se asegura que en las condiciones más desfavorables de proyecto, es decir cuando arranque el sistema antes de la jornada y aún no haya ocupación, ni estén encendidos los equipos, el equipo pueda responder a las necesidades del local que serán las indicadas anteriormente para cada uno de los locales. Los locales tendrán una sobrepresión, por lo que la infiltración no será tenida en cuenta DESCRIPCCIÓN DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN. El sistema de ventilación es una parte importante del sistema de acondicionamiento del hotel, pues es el encargado de aportar el aire necesario a todas las estancias en las condiciones apropiadas para alcanzar la temperatura deseada, así como para cumplir con la normativa en cuanto a salubridad y bienestar, renovando el aire. Las habitaciones, sala de juntas, oficina de administración y el despacho de director, que presentan fan-coils, es el climatizador de aire exterior el encargado de cumplir con ventilación y para ello se ayuda de sus propios ventiladores y toda la red de conductos. Y para la recepción, restaurante y zona de descanso son los propios climatizadores los encargados.

25 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA CRITERIOS DEL DISEÑO DEL SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN Se valoraron tres opciones principalmente para llevar a cabo la climatización del edificio, estas opciones son sistemas todo agua, aire-agua y todo aire. La decisión atienda a las características constructivas del edificio, a la afluencia de gente en cada estancia y las actividades realizadas en ellas, pues el resultado de estos valores influirá en las exigencias técnicas que debe cumplir el sistema de climatización. Por estas razones se han elegido sistemas todo agua, es decir, fan-coils para las habitaciones, sala de juntas, oficina de administración y despacho del director. Estas zonas son de dimensiones y niveles de ocupación adecuadas para estos sistemas. Para la recepción y toda la segunda planta, en la que se encuentran los restaurantes, y una zona común de descanso; se ha elegido para el acondicionamiento sistemas todo aire, o también llamados climatizadores. Estas zonas son de unas dimensiones mayores y con una ocupación mayor, lo que hace que se necesite una solución más potente. Los sistemas todo aire elegidos son equipos mucho mayores y potentes que los fan-coil, pero presentan ciertos factores negativos, como puede ser que requiere de una instalación más compleja ya que distribuye el aire a alta presión, las labores de reparación y mantenimiento son más caras y complicadas, ya que deben cortar el suministro de secciones a la hora de hacerlas, por lo que teniendo en

26 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA cuenta que en un hotel una de las características principales es el confort, no se puede prescindir de la climatización y por tanto esto también ayuda a la hora de elegir sistemas todo agua para las habitaciones. Para ello se ha provisto al edificio de una producción centralizada de agua caliente y fría destinada a climatización así como de todo el entramado de tuberías que suministran agua a los diferentes equipos para que realicen la transmisión de calor con el aire y adaptarlo a los requisitos exigidos. Incluirá además un sistema de suministro y extracción de aire, que al igual que el de tuberías será el mismo para verano e invierno. La producción de agua caliente será llevada a cabo por una caldera situada en la cubierta del edificio. El agua entra en la caldera a 45ºC saliendo a 50ºC. El alcance de este proyecto no contempla el suministro ni distribución del combustible necesario para la caldera, se limitara a dimensionar la misma. La producción de agua fría correrá por parte de uno grupo frigoríficos igualmente situados en la cubierta. El agua entra al grupo frigorífico a una temperatura de 12 ºC abandonándolo a la temperatura de 7ºC. Se debatió la posibilidad de generar el agua fría y caliente por medio de una bomba de calor ubicada igualmente en el tejado, pero la experiencia que se tiene es que en climas tan secos el rendimiento de estas es bajo y no se consideran rentables. El agua de la caldera y grupo frigorífico será impulsada por las tuberías por medio de bombas, siendo necesarias una para la impulsión y otra para el

27 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA retorno. Estas bombas van duplicadas para prever posibles averías, para no interrumpir el suministro cuando haya que realizar labores de mantenimiento. Todo el sistema está provisto de la valvulería necesaria para el buen funcionamiento y control de los equipos, así como para el seccionamiento del sistema para poder realizar el mantenimiento de una forma adecuada. Los conductos de aire y tuberías de agua se distribuirán desde la cubierta bajando por los patinillos a cada planta del edificio y ramificándose por el falso techo de cada planta hasta cada habitación. Para terminar esta pequeña descripción se comentan ciertas características de los equipos elegidos. Los fan-coils seleccionados son a cuatro tubos para climatizar las distintas estancias. Con esto conseguimos que cada habitación tenga un control independiente de la temperatura de la misma, con lo que se consigue las condiciones de confort requeridas por cada usuario independientemente a otros usuarios y pudiendo ahorrarse energía en caso de que la habitación este desocupada. Para los climatizadores seleccionados se ha elegido la configuración freecooling en dos pisos pues va a suministrar gran cantidad de aire en las mismas condiciones, cuyo aire ya tratado se distribuirá por la sala por medio de difusores situados en el techo.

28 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA El sistema se ajusta a lo requerido por el nuevo R.I.T.E., como se puede apreciar en apartado pliego de condiciones EQUIPOS QUE CONSTITUYEN EL SISTEMA. Los equipos que conforman el sistema completo de climatización son los siguientes: 119 fan coils. 2 climatizadores. 1 climatizador de aire exterior. 1 equipo frigorífico. 1 caldera. 4 electrobombas (duplicadas). 26 Difusores. Conductos, tuberías, válvulas. A continuación se describen los diferentes equipos que constituyen el sistema de climatización que en este proyecto se incluyen así como algunas consideraciones de diseño FAN-COILS. Los fan-coils son los encargados de acondicionar las estancias con menos exigencias técnicas, es decir, están presentes en zonas más pequeñas y con

29 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA menos afluencia de gente. Se instalaran en las habitaciones, sala de juntas, oficina de administración y despacho del director. Se instalan fan-coils a cuatro tubos (agua fría y caliente, tanto de entrada como salida). Debido a las características constructivas del edificio son todos fan-coils horizontales para instalarlos en los falsos techos de cada planta. Son marca Airwell y los hay de dos tipos, los primeros tipo AHN encastrable horizontal y sin envolvente, y los segundos tipo cassette K-OG. Y dentro de ellos los hay de diferentes modelos, para adecuarse a las condiciones exigidas. Se ha hecho esta diferenciación debido a las diferencias existentes en los falsos techos de las habitaciones y despacho del director con los falsos techos de sala de juntas y oficina de administración. Los modelos AHN presentan una batería principal con dos filas de frio y una batería complementaria con una fila calor CLIMATIZADORES. Los climatizadores van a ser los encargados de climatizar dos zonas principalmente, la recepción, y toda la segunda planta del edificio, que constara de la zona de descanso, y los dos comedores el destinado a no fumadores y el de fumadores. En los ambos casos se ha elegido la configuración free-cooling en dos pisos y marca TROX. Presentando ambos una bomba de calor, bomba de frío,

30 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA unidad de humectación de fibra de vidrio, filtro, silenciador y ventilador de impulsión y retorno. Los modelos se pueden diseñar para diferentes velocidades de aire, siendo todas ellas caracterizadas por ser de valores bajos con un rango comprendido entre 1,5 y 3,5 m/s. La elección de la velocidad marcará el caudal de impulsión de la máquina y esté a su vez el resto de parámetros que se observan a continuación. Interesando que sea lo menor posible para evitar elevados ruidos. Las temperaturas a la entrada tanto en las condiciones de verano e invierno se calcularan en el apartado , y se muestran a continuación. Las temperaturas de entrada/salida del agua, en invierno y verano son 7/12 C y 45/50 C. Los filtros tienen que cumplir unas condiciones especificadas en el R.I.T.E., particularmente en la IT Y el resultado es función del la exigencia de caudal de ventilación de aire exterior (Tabla 8), y de la calidad de aire exterior (Tabla 4). Para ambos climatizadores se ha elegido filtro compacto tipo F759, es decir tipo F9 exigido. Características: Recepción. Modelo TKM-50/3 Velocidad del aire 3 m/s. Caudal aire impulsión 3900 m 3 /h.

31 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA Bomba de calor de 2 filas. Caudal agua caliente 2939 l/h. Potencia calorífica Kcal/h. Temperatura impulsión 30,4 C. Bomba de frío de 6 filas. Caudal agua fría 3404 l/h. Potencia frigorífica Kcal/h. Temperatura impulsión 12,7 C. Segunda planta. Modelo TKM-50/6. Velocidad del aire 2 m/s. Caudal aire impulsión 9450 m 3 /h. Bomba de calor de 3 filas. Caudal agua caliente l/h. Potencia calorífica Kcal/h. Temperatura impulsión 35 C. Bomba de frío de 8 filas. Caudal agua fría l/h. Potencia frigorífica Kcal/h. Temperatura impulsión 11,9 C.

32 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA Todos estos parámetros de los equipos cumplen las exigencias máximas calculadas en el apartado CLIMATIZADOR DE AIRE EXTERIOR. En aquellos locales en los que se ha dispuesto un fan-coil será necesario el climatizador de aire exterior. La razón es la siguiente, los fan-coil seleccionados como se puede ver en el apartado anejos (1.3.2) necesitan unas condiciones de temperatura para el aire de aire exterior que entra en ellos, estas condiciones no se cumplen si el aire proviene directamente del exterior, esta es la razón por la que se requiere este climatizador. El climatizador se diseña para varias estancias, siendo el caudal de impulsión el mismo que el de ventilación de cada local. Las características del equipo elegido son las siguientes: Modelo TKM-50/5. Velocidad del aire 3,4 m/s. Caudal aire impulsión m 3 /h. Bomba de calor de 3 filas. Temperatura impulsión 23,2 C. Caudal agua caliente l/h. Potencia calorífica Kcal/h.

33 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA Bomba de frío de 8 filas. Caudal agua fría l/h. Potencia frigorífica Kcal/h. Temperatura impulsión 20,2 C CONDUCTOS DE AIRE. El cálculo de conductos de aire tiene por objeto determinar las dimensiones de cada uno de los tramos, conocer su pérdida de carga, y verificar que el ventilador es capaz de generar la suficiente presión para que circule el aire requerido en el proyecto. Los conductos empleados para la climatización serán rectangulares, el material empleado será acero galvanizado, con su aislamiento correspondiente. Aunque hay varios métodos para calcular conductos de aire, se va emplear el método de recuperación estática. Este método consiste en dimensionar el conducto de forma que el aumento de presión estática (debida la ganancia a la reducción de velocidad) en cada rama compense las pérdidas por rozamiento en el tramo siguiente. De esta forma la presión estática será la misma en cada boca y al comienzo de cada rama. La presión estática se considera menor en todo caso a 0,012 mm.ca/m y se considera una velocidad de aire inicial de 7 m/s.

34 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA Se ha dispuesto de una red de conductos para suministrar aire de ventilación a todos los elementos del sistema de climatización así como de extracción de aire para dotar de calidad al aire de las habitaciones y zonas comunes. El aire que atraviesa las rejillas de extracción lo hace debido a la sobrepresión que se genera para evitar las infiltraciones y también debido a la depresión generada por los ventiladores de extracción. Las extracciones de las habitaciones se realizaran en el baño, y en la sala de juntas, oficina de administración y despacho de director se realizan en la misma habitación. En zonas comunes, como son los pasillos, se ha dispuesto en el techo rejillas para la extracción del aire, y asegurar la calidad del aire. Se dispone de una hilera de rejillas separas entre sí la altura de la planta. Se ha tratado de configurar una red lo más sencilla posible, centralizada en la cubierta, y se ramifican por la superficie de esta hasta los patinillos por donde bajan a las distintas plantas. En cada planta se producen nuevas ramificaciones que llevan el aire hasta los equipos a través del falso techo.

35 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA TUBERÍAS DE AGUA. Se realizará un circuito cerrado de tuberías, común para los climatizadores y para los fan-coil. Se tendrán dos circuitos independientes de tuberías, una para el agua fría (refrigeración) y para la caliente (calefacción). La distribución muy parecida a la de los conductos, partiendo de la caldera y el equipo frigorífico y ramificándose por la cubierta hasta los patinillos y de ahí a los fan-coils y climatizadores, el retorno es también por los patinillos volviendo así a los equipos que les devuelvan las características deseadas. Los sistemas de ida y vuelta son exactamente iguales ya que no hay pérdidas de caudal. Pero los circuitos de agua caliente y fría no son iguales debido a las diferencias de caudal. La instalación dispondrá de vasos de expansión (debido al incremento de temperatura sufrido por el agua a su paso por la caldera y la enfriadora) para evitar los posibles inconvenientes derivados del cambio de fase del agua, bridas de desmontaje, válvulas que aíslen los diferentes elementos del resto del sistema y tapones de vaciado en los lugares oportunos, de manera que el desmontaje de los grupos frigoríficos, climatizadores o bombas sea fácil y no haya que vaciar todo el sistema para ello. Además, se instalarán también termómetros a la entrada y salida de la batería, y manómetros en la impulsión y aspiración de las bombas. El sistema de tuberías de refrigeración presenta las siguientes temperaturas:

36 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA Temperatura de entrada del agua a equipos 7 ºC. Incremento de temperatura en el agua 5 ºC. Temperatura de salida de equipos 12 C. En el sistema de tuberías de calefacción se tienen las siguientes temperaturas: Temperatura de entrada del agua a equipos 50 ºC. Incremento de temperatura en el agua 5 ºC. Temperatura de salida de los equipos 45 C. La regulación del caudal de entrada a los fan-coil se realizará mediante válvulas de tres vías, que nos permitirán el paso de una mayor o menor caudal a nuestro equipo en función de las necesidades de refrigeración y térmicas en nuestro local dependiendo de los distintos valores de cargas que se puedan dar en las diferentes horas del día. Los criterios de selección para las tuberías serán que la velocidad nunca sea superior a 2,1 m/s y que la pérdida de carga máxima permitida por metro lineal de tubería será de 25 mm.c.a. El material empleado para toda la red de tuberías del hotel es acero negro no galvanizado.

37 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA DIFUSORES. Los difusores son los encargados de impulsar el aire de los climatizadores, para que se reparta por toda la zona objeto de climatizar. Estos difusores están colocados en los falsos techos. Se utilizan difusores rotacionales tipo VDW-R marca TROX. Para cada zona se seleccionan todos los difusores del mismo tipo, en función del caudal total a impulsar se elige el número necesario. También se tiene en cuenta los db que producen para que no resulten molestos. Están distribuidos siempre de la forma más simétrica posible en nuestro local REJILLAS. Las rejillas tienen diferentes funciones, estas funciones son la de impulsión, retorno y extracción. Dependiendo de la función se elige un tipo u otro. Para aquellas destinadas a impulsión se instalan las tipo ASL, y para retorno y extracción las tipo AH, todas ellas marca TROX. En las habitaciones y despacho del director, que tienen fan-coils tipo AHN, necesitan los tres tipos de rejilla. La sala de juntas y oficinas de administración, con fan-coils tipo cassette sólo se necesita rejilla de extracción debido a que tiene incluidas las rejillas de impulsión y retorno. Para la recepción, restaurante y zona de descanso, cuyo acondicionamiento se hace

38 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA mediante equipo climatizador, es preciso instalar rejillas de extracción y retorno. El número de rejillas necesario para cada local vendrá dado en función del caudal que las atraviesa y el tamaño seleccionado para la rejilla en cada caso. Su disposición en el local no tiene porque ser simétrica por lo que se dispondrá de la forma más conveniente. Para el retorno de los fan-coil AHN el lugar ideal así como el único debido al diseño del fan-coil es junto debajo. Las rejillas de extracción de las habitaciones se sitúan en los cuartos de baño VENTILADORES. Tanto el ventilador de impulsión como el de retorno tienen suficiente potencia para vencer las pérdidas de carga que se producen desde el exterior hasta las zonas interiores. Estas pérdidas de carga son las propias de los conductos, los codos, bifurcaciones, las propias de los equipos, las que se producen en las válvulas (etc...) y las del final del sistema de ventilación, los difusores para climatizadores y rejillas para los fan-coils. En el caso de las zonas acondicionadas con climatizadores, el ventilador de impulsión se diseña teniendo en cuenta el caudal de impulsión al local y las mayores pérdidas de carga que se producen hasta al difusor más alejado de este. Y en el caso de climatización con fan-coils teniendo en cuenta la mayor pérdida de carga hasta la rejilla más alejada.

39 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA El ventilador de retorno se diseña teniendo en cuenta el caudal extracción, que será la suma de los caudales de expulsión y de retorno, y considerando la mayor pérdida de carga desde la rejilla más alejada al climatizador. Los ventiladores forman parte del climatizador de aire exterior, para las zonas con fan-coils y los climatizadores para la recepción, restaurante y zona de descanso BOMBAS. Las bombas se han diseñado para cada uno de los cuatro circuitos de la instalación. Para los fan-coils y climatizadores se han considerado los caudales necesarios para los circuitos de frío y de calor. Las bombas se han diseñado considerando la mayor pérdida de carga que se produce en los circuitos de tuberías, y que se producirá desde la batería del fan-coil o del climatizador más alejada hasta la bomba. En total se han dispuesto cuatro bombas, impulsión y retorno para circuito de frío y circuito de calor. Y se han doblado para prevenir posibles averías y para poder realizar labores de mantenimiento. Las bombas instaladas son de la marca EBARA modelo ENR CALDERA. La caldera se diseñará en función de las necesidades de calefacción del hotel.

40 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA La potencia que esta caldera tiene es la necesaria para poder calentar toda el agua del circuito cerrado de agua caliente. Este circuito comprende toda la red que alimenta a los fan-coils de las habitaciones y a los climatizadores. A la caldera entra el agua a 45ºC saliendo de ella a 50ºC y de ahí se distribuye por las tuberías hasta los fan-coils y climatizadores. Al circuito cerrado de agua caliente se le ha provisto de un deposito de expansión para mantener el nivel de presión adecuado, y asegurar su correcto funcionamiento. Además el sistema está provisto de la valvulería adecuada para el control de flujo en caso de avería o recambio de elementos. La caldera es de la marca Pironox LRP-NT 7 de 225 kw, incluye quemador de dos llamas de combustible que es gas natural ENFRIADORA. La enfriadora se diseñará en función de las necesidades de refrigeración del hotel. La potencia que esta enfriadora tiene es la necesaria para poder enfriar toda el agua del circuito cerrado de agua fría. Este circuito comprende toda la red que alimenta a los fan-coils de las habitaciones y a los climatizadores. A la enfriadora entra el agua a 12ºC saliendo de ella a 7ºC y de ahí se distribuye por las tuberías hasta los fan-coils y climatizadores. Al circuito cerrado de agua fría también se le ha provisto de un deposito de expansión para mantener el nivel de presión adecuado, y asegurar su

41 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA correcto funcionamiento. Además el sistema está provisto de la valvulería adecuada para el control de flujo en caso de avería o recambio de elementos. La enfriadora es de la marca Carrier 30RB262, con una potencia frigorífica de 254 kw ELEMENTOS AUXILIARES. Compuerta cortafuegos: En aquellas zonas que sean de seguridad en caso de incendio y estén atravesadas por conductos de impulsión o retorno del aire se dispondrá de compuertas cortafuegos. Válvulas de interrupción y regulación: En todos los fan-coils, climatizadores, equipos de refrigeración, calderas y bombas se dispondrán de válvulas de interrupción y regulación, que nos permitirán regular el caudal necesario que debe pasar por la tubería hasta la batería de frío o de calor del equipo. Estás válvulas vendrán con sistema de memorización mecánica de posición. Válvulas de corte: Serán necesarias para todos los equipos disponer de válvulas de corte. Se dispondrán válvulas de bola para tuberías menores de DN50 y válvulas de mariposa para tuberías mayores de DN65. Válvulas de control:

42 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA La regulación del caudal necesario en cada momento en las baterías de los fan-coils y climatizadores se realizará mediante el empleo de válvulas de tres vías. Filtros: En todos los equipos será necesario disponer de filtros para asegurar la limpieza del agua del sistema. Equipos de medida: Para el sistema de tuberías será necesario disponer de equipos de medida que nos permitan conocer el caudal y la temperatura del agua en todo momento, para lo que será necesario disponer de termómetros y manómetros diferenciales en todos los equipos BIBLIOGRAFÍA. [CARR03] Manual de aire acondicionado, Autor: Carrier. Editorial: MARCOMBO, S.A. [2003]. Catálogo de fan-coil de AIRWELL. Catálogo de climatizadores de TROX. Catálogo de difusores y rejillas de TROX. Catálogo de bombas de EBARA. Catálogo de calderas de PIRONOX. Catálogo de enfriadoras de agua de CARRIER.

43 - MEMORIA MEMORIA DESCIPTIVA IMPORTE, FECHA Y FIRMA. El coste total del diseño del sistema de climatización del edificio a estudio, en este caso hotel situado en Toledo asciende a TRESCIENTOS NOVENTA Y UN MIL SEISCIENTOS VEINTINUEVE EUROS CON DIECINUEVE CÉNTIMOS DE EURO ( ,19 ). Luis Espejo Roqueta. Madrid, Junio 2009

44 - MEMORIA CÁLCULOS CÁLCULOS

45 - MEMORIA CÁLCULOS CÁLCULOS. ÍNDICE CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CÁLCULO DE CARGAS DE VERANO TRANSMISIÓN RADIACIÓN SOLAR INTERNAS CARGAS TOTALES VERANO RESULTADOS VERANO CÁLCULO DE CARGAS DE INVIERNO TRANSMISIÓN CARGAS TOTALES INVIERNO RESULTADOS INVIERNO RESULTADOS FINALES CÁLCULO DE CAUDALES DE VENTILACIÓN CÁLCULO DE LOS EQUIPOS CLIMATIZADORES CÁLCULOS ELECCIÓN UNIDAD DE AIRE EXTERIOR CÁLCULOS ELECCIÓN.93

46 - MEMORIA CÁLCULOS FAN-COILS CÁLCULOS ELECCIÓN CONDUCTOS DE AIRE TUBERÍAS DE AGUA DIFUSORES REJILLAS VENTILADORES BOMBAS CALDERA ENFRIADORA

47 - MEMORIA CÁLCULOS CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. En primer lugar hay que realizar el cálculo de las cargas térmicas para cada estancia del hotel, tanto para condiciones de verano como para condiciones de invierno. Siendo las primeras las más restrictivas en cuanto a potencia demandada por el equipo de refrigeración. Los factores que influyen pueden ser diversos, dividiéndose en factores externos e internos, considerando sólo para el cálculo aquellos que sean desfavorables, es decir aquellos factores que ayuden a la climatización se omiten obteniendo así un mayor margen de seguridad. Los mencionados factores desglosados según la condición del año y su origen son los indicados en la Tabla 9. Verano Invierno Factores Exteriores Factores Interiores Radiación Solar Transmisión Infiltración Ocupación Iluminación Equipos Transmisión Infiltración Tabla 9. Factores que influyen en el cálculo de cargas.

48 - MEMORIA CÁLCULOS Como se observa en verano existen más factores a tener en cuenta que en invierno, de aquí la mayor naturaleza restrictiva de los cálculos necesarios para la condición de verano. La explicación es sencilla, en invierno hay que aumentar la temperatura de las estancias, y los únicos factores que se oponen a este calentamiento son la transmisión y la infiltración, el resto de factores sólo ayudan y por tanto se omiten. Cargas exteriores: Radiación Solar: Debida a la incidencia de los rayos de sol a través de las superficies acristaladas, su valor dependerá del tipo de cristal, de parámetros geográficos y época del año, que marcaran las características de los rayos de sol. Transmisión: Debida a la diferencia de temperaturas entre el interior y el exterior del edificio. En este caso, los muros, cubiertas, particiones y zonas acristaladas son las que conducen el calor. Infiltración: Son flujos de signo contrario, que entran en el habitáculo climatizado, creando un efecto negativo. Es muy difícil cuantificar la infiltración y por tanto se va combatir de una forma directa y sencilla, es decir se va a eliminar mediante un diseño adecuado del sistema de climatización,

49 - MEMORIA CÁLCULOS ajustando la presión interior a un valor mayor que la presión existente en el exterior, evitando así que entren flujos al habitáculo. Cargas interiores: Ocupación: Cantidad de calor disipado por cada persona. Puede ser de dos tipos, sensible y latente. Iluminación y equipos: Las fuentes de iluminación y los equipos son otros focos de calor que hay que tener en cuenta a la hora de climatizar CÁLCULO DE CARGAS DE VERANO TRANSMISIÓN. Se trata de la transmisión de calor por conducción a través de los cerramientos. Los cerramientos considerados con sus respectivos coeficientes de transmisión, son los observados en la Tabla 5. TRANSMISIÓN EN MUROS Y TECHOS:. =