Instituto de Medicina Legal Climatizacion Centralizada

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CASO PRACTICO CLIMATIZACION CENTRALIZADA

En relación con la climatizacion centralizada, 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 climatizacion y refrigeracion 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 climatizacion 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 climatizacion 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. Temperatura entrada/salida de agua: 90-60ºC / 40-85ºC

2 Intercambiadores de placas calor: Potencia calorífica: 428 kW. Temperatura Entrada/salida de agua: 90-60ºC / 40-85ºC

1 Intercambiador de placas frío: Potencia calorífica 605 kW. Temperatura 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:

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))

Características físicas aproximadas: Longitud aproximada (mm) 5460 Anchura aproximada (mm) 1315 Altura aproximada (mm) 1055 Peso aproximado (kg.) 923  Material conducción aire   Impulsión Chapa aislada Retorno / Extracción Chapa aislada     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: 8680 m2

Red de tuberías (m):

  • Tubería acero negro sin soldadura varios diámetros
  • Tubería de cobre, varios diámetros
  • Total tuberías de acero negro y cobre: 7500 metros

Departamento Técnico Climatizacion

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