En relación con la climatización centralizada de la que hablamos en un post anterior, vamos a desarrollar a continuación un caso práctico, tomando como ejemplo la utilización de la producción centralizada en el proyecto del Campus de la Justicia de Madrid, en el que Cofrico participa con las instalaciones de climatización y refrigeración del edificio Instituto de Medicina Legal.
El Campus de la Justicia de Madrid está compuesto por 18 edificios, cuyo uso principal es administrativo. Dado el tamaño de este complejo se ha optado por el diseño de una producción centralizada de agua fría y caliente capaz de proporcionar la potencia de climatización necesaria para cada uno de los edificios que lo requieran.
Esta producción centralizada está situada en el edificio Central de Producción de Energía, donde están instalados varios equipos de producción, que aseguran el suministro de agua fría y caliente para la climatización durante todo el año.
Para un mayor aprovechamiento energético, y potenciando la sostenibilidad, se ha optado por una distribución de fluido caloportador a caudal variable en función de las necesidades de cada edificio, con un incremento de temperatura constante, proporcionando así la potencia necesaria y minimizando el consumo de la instalación.
A continuación definiremos cada uno de los circuitos que componen la instalación completa de Campus de la Justicia de Madrid con el fin de limitar cada uno de ellos:
Circuito de producción: circuito mediante el cual se produce agua fría/caliente para el sistema centralizado, engloba desde el equipo de producción hasta el colector de cada edificio
Circuito primario: distribuye el agua a cada uno de los edificios a temperatura necesaria.
Circuito secundario: garantiza el funcionamiento escalonado de los intercambiadores en función de la potencia demandada, instalando un grupo de bombeo de caudal constante por cada intercambiador, asegurando así el caudal mínimo necesario. Entre el circuito primario y el secundario se sitúa la batería de intercambiadores de calor, elemento mediante el cual se produce la cesión de energía frigorífica y calorífica entre un circuito y otro.
Circuito interior: Circuito de distribución interior de agua en el edificio hasta los elementos terminales.
Este circuito dispone de un grupo de bombeo formado por tres bombas de caudal variable a través de variador de frecuencia para trabajar a cargas parciales; una de ellas en reserva, aspirando del colector de impulsión, e impulsando al circuito interior, dividido en dos montantes verticales, una en el patinillo norte y otra en el patinllo sur, dividiendo cada planta en dos zonas servidas desde cada patinillo.
Circuito secundario: se compone de una bomba simple de caudal constante, aspirando del colector de retorno del circuito interior, impulsando hacia el intercambiador de placas. Se ha optado por fraccionar la potencia total del edifico con tres intercambiadores de placas, uno fraccionado al 50% y dos al 25% de la potencia requerida, tanto para calor como para frío como se precisa a continuación:
1 Intercambiador de placas calor:
Potencia calorífica 856 kW
Temp. entrada/salida de agua: 90-60ºC / 40-85ºC
2 Intercambiadores de placas calor:
Potencia calorífica: 428 kW
Temp. Entrada/salida de agua: 90-60ºC / 40-85ºC
1 Intercambiador de placas frío:
Potencia calorífica 605 kW
Temp. Entrada/salida de agua: 13,5-7ºC / 5,5-12ºC
1 Bomba circuito calor, intercambiador de placas de 856 kW.
Caudal de agua 4,86 l/s
Presión: 75 KPa
Potencia eléctrica: 0,75 kW
2 Bombas circuito calor, intercambiador de placas de 428 kW
Caudal de agua 2,31 l/s
Presión 75 KPa
Potencia eléctrica: 0,55 kW
1 Bomba circuito frío, intercambiador de placas de 605 kW
Caudal de agua: 22,22 l/s
Presión 90 KPa
Potencia eléctrica: 5,5 kW
2 Bombas circuito frío, intercambiador de placas de 303 kW
Caudal de agua 11,11 l/s
Presión: 90 KPa
Potencia eléctrica: 3 kW
Para el intercambio térmico a cada uno de ellos actúa una bomba de caudal constante que recoge del colector del circuito interior a una temperatura del agua de 13,5ºC en el circuito de frío y 40ºC en el circuito de calor haciéndola circular a través del intercambiador saliendo a 7ºC en el circuito de frío y 85ºC en el circuito de calor, llegando al colector de impulsión del circuito interior.
Características de bombas del circuito de frío:
Caudal de agua: 27,73 l/s
Presión: 225 KPa
Potencia eléctrica: 11 kw
Características de bombas del circuito de calor:
Caudal de agua: 12,88 l/s
Presión: 225 KPa
Potencia eléctrica: 5,5 kw
Aguas arriba de las bombas se montan filtros para retener la suciedad existente en las tuberías y preservar el rotor de las bombas. Cada bomba dispone de un puente de manómetros entre impulsión y retorno para comprobar las presiones aguas arriba y aguas debajo de la bomba.
En el circuito de calor, la temperatura de salida del intercambiador es de 85ºC , siendo la temperatura de distribución a los elementos terminales de 60ºC, el retorno de los mismos es de 40ºC, esto se consigue con una válvula de 3 vías mezcladora termorregulable, aprovechando el agua de retorno del circuito interior para mezclarla con la de impulsión, con el consiguiente ahorro energético.
Para el equilibrado hidráulico de la instalación se han montado en cada uno de los platinillos, a la entrada de cada planta unas válvulas autopilotadas tanto en el circuito de frío como de calor, ajustándose independientemente cada circuito.
Tratamiento de aire
Para la selección del sistema o sistemas propuestos de aire acondicionado en los diferentes espacios y locales que a continuación se especifican, se ha considerado los factores más representativos de selección siguientes:
- La eficiencia de regulación. Se pretende regular la temperatura y la humedad del ambiente del local climatizado.
- La división en zonas del ambiente que se desea climatizar. En general, se consideran dos zonas; una zona perimetral en la que existe gran carga térmica producida por las variaciones de las condiciones exteriores, radiación solar, temperatura exterior, etc., y una zona interior en la que la carga es bastante constante, carga de iluminación, de ocupación, etc.
- Orientación de las fachadas y agrupación de espacios o locales con las mismas condiciones térmicas.
- Discriminación por usos y por horarios de funcionamiento.
- Costes de explotación bajos con intervenciones mínimas del equipo de mantenimiento.
Se han empleado un total de 24 climatizadores:
Potencia frigorífica de 8,40 kW a 136 kW
Potencia frigorífica de 10 kW a 239 kW
Caudal de aire: de 1.620 m3/h a 26.295 m3/h
A modo de ejemplo mostramos las características de uno de los climatizadores:
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Modelo Actual |
|
|
|
CL22 |
| Tipo |
HORIZONTAL |
| Ejecución |
NORMAL |
| Caudal Aire (C/V) |
V |
| Variador de frecuencia externa de impulsión |
SI |
| Variador de frecuencia externo de retorno |
SI |
| Humectador externo |
SI |
| Marca |
CIATESA |
| Modelo |
HYDRONIC AX’M 65 CONFORT |
| Sección de Ventilador de Retorno |
|
| Marca/modelo |
NPL355 (k=100) |
| Caudal Aire (C/V) |
1320 |
| Presión disponible en conducto con filtro semisucio |
450 |
| Potencia sonora radiada |
53 |
| Potencia eléctrica/Tensión-Fase |
1,5/400-III |
| Sección de mezcla-freecooling |
|
| Caudal de Aire Exterior (l/s) |
1320 |
| Caudal compuerta central (l/s) |
|
| Sección recuperación estática baterías |
|
| Nº mínimo de filas |
|
| Rendimiento mínimo (%) |
|
| Potencia de recuperación (kW) |
|
| Sección pre-filtro |
|
| Tipo |
G4 |
| Rendimiento gravimétrico (%) |
95 |
| Sección filtro |
|
| Tipo |
F9 |
| Rendimiento opacimétrico (%) |
95 |
| Batería de frío |
|
| Nº mínimo de filas |
6 |
| Potencia Total (KW) |
21 |
| Perdida carga del agua en batería (kPa) |
10,43 |
| Aire Entrada (BS/BH) |
36,1 |
| Aire Salida (BS/BH) |
21,9 |
| DT Agua (ºC) (7ºC-13,5ºC) |
6,5 |
| Caudal agua (l/s) |
0,77 |
| DN conexión |
40 |
| Batería de calor |
|
| Nº mínimo de filas |
3 |
| Potencia (KW) |
50,48 |
| Perdida carga del agua en batería (kPa) |
14,64 |
| Aire Entrada (ºC) |
-4,4 |
| Aire Salida (ºC) |
30 |
| DT Agua (ºC) (60ºC-40ºC) |
20 |
| Caudal agua (l/s) |
0,62 |
| DN conexión |
25 |
| Sección ventilador de impulsión |
|
| Marca / Modelo |
NPL355 (k=100) |
| Caudal aire (l/s) |
1220 |
| Presión disponible en conducto con filtro semisucio (Pa) |
800 |
| Potencia sonora radiada (dBA) |
55 |
| Potencia eléctrica (kW) / Tensión-Fases |
3/400-III |
| Sección Silenciador de impulsión |
|
| Longitud (mm) |
|
| Atenuación (dB(A)) |
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| Características físicas aproximadas |
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| Longitud aproximada (mm) |
5460 |
| Anchura aproximada (mm) |
1315 |
| Altura aproximada (mm) |
1055 |
| Peso aproximado (kg.) |
923 |
| Material conducción aire |
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| Impulsión |
Chapa aislada |
| Retorno / Extracción |
Chapa aislada |
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| Características envolvente |
|
| Espesor chapa exterior (mm) |
1 |
| Espesor chapa interior (mm) |
1,2 |
| Aislamiento interior |
Lana de roca |
| Total espesor (mm) |
50 |
Cada uno de ellos tiene como regulación de caudal de agua, una válvula de regulación proporcional motorizada, filtro antes de la válvula proporcional, llaves de corte, dispositivo de vaciado, y termómetros.
Disponiendo 9 de ellos de módulos de recuperación por medio de una batería en el modulo de recuperación y el climatizador con una batería de precalentamiento, dispondrán a su cada uno de ellos de vaso de expansión, válvulas de corte, filtros de agua, grupo de bombeo compuesto por una bomba de circulación simple de caudal constante
Para climatizar la zona de laboratorios se ha utilizado un climatizador de volumen de aire variable todo aire exterior. De esta manera se controlará de forma eficiente los requerimientos de depresión en el interior de los mismos, adaptando el caudal de impulsión en función del nivel de depresión. El local se encontrará en todo momento en sobre presión respecto a las estancias colindantes gracias a la diferencia de caudal del 10/20% entre la impulsión y el retorno dependiendo de la configuración del laboratorio. El sistema será gobernado por el controlador de zona que vigila la presión diferencial entre el local y su alrededor mediante una sonda de presión diferencial. Además es el encargado de actuar sobre el convertidor de frecuencia del tren de ventilación de retorno para conseguir el nivel de sobre presión deseado en cualquier variación de las condiciones de caudal y infiltraciones al local.
Para climatizar la zona de museo, biblioteca, fotografía, sala auxiliar, cafetería, se ha utilizado un climatizador de volumen de aire constante de tipo horizontal y de ejecución normal para estar situado en el interior del edificio.
Para climatizar la zona de circulación y la aportación de aire primario a los fan-coils se ha utilizado un climatizador de volumen de aire constante de tipo horizontal y de ejecución normal para estar situado en el exterior del edificio.
Para climatizar las zonas de despachos se utilizan fancoils individuales a cuatro tubos de tipo horizontal y de ejecución sin envolvente, válvula motorizada todo/nada, llaves de corte y filtro para proteger las válvulas motorizadas, para estar situados en el falso techo de los locales, garantizando así un control adecuado en función de las necesidades de cada usuario.
En las salas de ICM se han dispuesto unidades de control estricto de expansión directa, con las unidades condensadoras situadas en la cubierta del edificio, de las siguientes características:
Capacidad frigorífica: de 26,0 kW a 31,8 kW
Caudal de aire: 8.180 m3/h.
Frío industrial
Se han distinguido tres tipos de cámaras frigoríficas atendiendo al uso y requerimientos particulares de las mismas.
Cámara de conservación: +2 °C
Cámara de congelación: -20 °C
Distribuidas de la siguiente forma:
5 cámaras de conservación con unidad condensadora en cubierta con la siguiente disposición: 2 unidades evaporadores en sótano -2, 1 unidad evaporador en planta tercera y 2 unidades evaporadores en planta cuarta
31 cámaras de congelación autónomas en sótano -1.
9 cámaras de congelación partida con las unidades condensadoras situadas en el propio sótano -2.
Sistema de ventilación mecánica
Para extraer el aire del interior de las diversas cámaras de seguridad biológica se utilizará un ventilador del tipo centrífugo anticorrosivo situado en la cubierta del edificio
Se utilizan 10 cajas de ventilación de caudales de 350 m3/h a 1.400 m3/h
Para extraer aire del interior de las zonas de archivo y aseos, se utilizará una caja centrífuga de ventilación situada en la cubierta del edificio con referencia
Se utilizan 2 cajas de ventilación de caudales:
1 caja de 6.600 m3/h
1 caja de 8.950 m3/h
El propósito del sistema de presurización es el de establecer un flujo de aire en el edificio que evite que el humo provocado por un incendio pueda entrar en las vías de evacuación.
Se utilizan 9 cajas de ventilación de caudales de 5.400 m3/h
Los garajes o aparcamientos dispondrán de ventilación forzada. Esta ventilación tendrá la misión de cumplir con dos prescripciones de seguridad importantes. La primera controlar el movimiento de los humos procedentes de un posible incendio y permitir la evacuación segura de todo el personal que se encuentre en ese momento en la zona. La segunda desclasificar la zona por riesgo de explosión y ambiente nocivo por culpa de una alta concentración de monóxido de carbono procedente de la combustión de los motores de explosión de los vehículos que circulan por el interior del aparcamiento.
Se utilizan 3 cajas de ventilación de caudales:
2 unidades de 12.420 m3/h
1 unidad de 21438 m3/h
Distribución de aire
En este apartado se ha utilizado el siguiente material:
Rejilla impulsión varios tamaños
Rejilla retorno varios tamaños
Difusor rotacional con plenum varios tamaños
Difusor lineal con plenum varios tamaños
Rejilla toma aire exterior varios tamaños
Tobera impulsión varios tamaños
Compuerta regulación de caudal variable varios tamaños
Compuerta regulación de caudal constante varios tamaños
Compuertas corta fuegos varios tamaños
Total elementos terminales distribución de aire 1.780 unidades
Valvulería : relación de válvulas de la obra:
Válvula de bola
Válvula de mariposa
Válvula de regulación 2 víasmotorizada
Válvula de regulación 3 vías motorizada
Válvula micrometrica
Filtro en Y
Válvula antirretorno
Vaso de expansión
Válvulas de regulación atopilotadas
Total elementos de valvulería 1780 válvulas
Red de conductos (m2):
Conducto de climaver neto
Conducto de climaver plus
Conducto de chapa B3
Conducto promatec El-120
Conducto plástico varios diámetros (m)
Conducto estable al humo
Conducto flexible aislado (m)
Conducto flexible sin aislar (m)
Conducto chapa helicoidal (m)
Conducto de chapa aislado interiormente
Total de metros cuadrados de conductos instalados 8.680 m2
Red de tuberías (m):
Tubería acero negro sin soldadura varios diámetros
Tubería de cobre, varios diámetros
Total tuberías de acero negro y cobre 7.500 metros
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aire acondicionado
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